علم سرامیک

مواد لازم جهت ازمایش: خشک کن-انبر-شیشه مربا-خاک(کربنات کلسیم)-ترازو با دقت یک صدم گرم-دسیکاتور. دسیکاتور: هدف ازمایش: در این ازمایش باید بتوانیم میزان خاکی را که برای دسترسی به میزان مشخصی خاک خشک مورد نیاز با توجه به درصد رطوبت خاک تعیین کرده و از صرف زمان و هزینه اضافی بکاهیم. "اندازه گیری رطوبت خاک" در اندازه گيري رطوبت توسط دستگاه نوترون متر لازم است ابتدا دستگاه را واسنجي نمود . البته دستگاهها در كارخانه سازنده واسنجي مي شوند ولي بهتر آن خواهد بود كه با توجه به نوع خاك منطقه دستگاه را تنظيم نموده و رابطه بين درصد رطوبت و تعداد نبضهاي اندازه گيري شده در هر دقيقه را به صورت منحني يا معادله به دست آورد . براي اين منظور در هر اندازه گيري ابتدا تعداد تپ هاي الكتريكي قرائت شده و سپس از منطقه كره تاثير نمونه خاك را برداشت كرده و به روش جرمي رطوبت آن سنجيده مي شود . پس از چندين اندازه گيري در رطوبت هاي مختلف امكان به دست آوردن معادله يا منحني واسنجي وجود خواهد داشت . منحني واسنجي دستگاه نوترون متر غالبا به شكل خط مستقيم مي باشد كه معادله آن به صورت زير است . معمولا قرائت استاندارد در همان محل اندازه گيري و در وضعيتي كه ميله نوترون متر هنوز از داخل محفظه خود خارج نشده است به دست مي آيد . بدين ترتيب كه با روشن كردن دستگاه و انجام شمارش در همان دوره زماني استاندارد يك دقيقه صورت گرفته و عدد به دست آمده به عنوان شمارش استاندارد در نظر گرفته مي شود . توصيه مي شود قرائت استاندارد ، يك بار قبل از آزمايش و بار ديگر پس از آزمايش تعيين و ميانگين آنها در محاسبات لحاظ شود . پس از به دست آوردن قرائت استاندارد ميله از داخل دستگاه بيرون آورده شده و در داخل خاك در موقعيت مورد نظر ، شمارش نوتروني صورت مي گيرد ... با توجه به آنچه گفته شد ملاحظه مي شود كه دستگاه نوترون متر از نظر سرعت كار بر ساير روشها ارجحيت دارد ولي نبايد از نظر دور داشت كه گران بودن دستگاه خطرات احتمالي ناشي از نشت تابشهاي راديواكتيو از معايبي است كه بر اين روش گرفته مي شود . از نظر حفاظتي ميله دستگاه كه چشمه راديواكتيو در آن قرار دارد در وضعيت معمولي در داخل محفظه پر از پارافين قرار مي گيرد و لذا خطرات نشت تابش از آن بسيار اندك است . البته اين امر خود باعث سنگيني دستگاه مي شود كه يكي ديگر از معايب آن به شمار مي رود . دستگاه تابش گاما : يكي ديگر از روشهاي تابشي براي تعيين رطوبت خاك استفاده از دستگاههايي است كه تابش گاما را به داخل خاك گسيل مي دهد . اگر نمونه اي از خاك را انتخاب و از يك طرف تابش گاما وارد آن كنيم ، خاك باعث مي شود كه از شدت تابش كاسته شود . اگر در طرف ديگر نمونه شدت تابش را اندازه گيري كنيم ملاحظه خواهد شد كه از مقدار آن كاسته شده است . كاهش شدت تابش بستگي به دانسيته و رطوبت خاك و فاصله اي دارد كه تابش در خاك طي مي كند دارد و اگر دانسيته خاك ثابت باقي بماند مي توان گفت كه تغييرات شدت تابش بستگي به رطوبت خاك دارد . از مزاياي روش رطوبت سنجي با تابش گاما اين است كه بر خلاف روش نوتروني كه در آن متوسط رطوبت خاك در حجم كره اي به شعاع تقريبي 20 سانتي متر اندازه گيري مي شد ، با اين روش مي توان رطوبت را در هر مقطعي از خاك تعيين كرد . البته اين روش بيشتر در كارهاي تحقيقاتي استفاده شده و كاربرد آن در كارهاي صحرايي كم است. در روش رطوبت سنجي گاما معمولا از يك چشمه راديواكتيو 25 ميلي كوري سزيوم 137 استفاده مي شود كه انرژي آن كم و در حدود 661/0 ميليون الكترون ولت است . چشمه راديواكتيو در داخل محفظه سربي قرار گرفته است تا در حالت عادي خطرات ناشي از آن به حداقل برسد . پس از آنكه تابشهاي توليد شده توسط چشمه از داخل خاك عبور كرد در طرف ديگر به وسيله حساس تابشهاي مستهلك شده را دريافت و ثبت مي نمايد . بلوك گچي - يكي ديگر از روشهاي ساده براي اندازه گيري رطوبت خاك: بلوك گچي : يكي ديگر از روشهاي ساده براي اندازه گيري رطوبت خاك استفاده از قالب يا بلوكهاي گچي است كه به نام بلوكهاي مقاومت نيز معروفند . براي ساختن بلوك گچي قالب مكعبي شكل به ابعاد 5/1*3*4 سانتي متر را تهيه كنيد ، سپس دو قطعه تور سيمي از فولاد ضد زنگ به ابعاد 2*1 سانتي متر انتخاب كرده و به هر كدام يك سيم را لحيم كنيد . اين صفحات را كه الكترود مي ناميم به فاصله كمي از هم به طور موازي در داخل قالب قرار دهيد و با قاب يا بست پلاستيك آنها را محكم كنيد . پس از آماده شدن قالب و الكترودها گچ دندان پزشكي را به نسبت 1 به 1 با آب مقطر مخلوط كرده و خوب به هم زده و آن را يك دفعه اما به آرامي داخل قالب بريزد . با ضربه زدن به قالب سعي كنيد هواي محبوس شده را خارج كنيد . پس از آن گچ به اندازه كافي سفت شده و مي توان آن را از قالب خارج كرد . بلوكها را حداقل به مدت يك شبانه روز در سايه خشك كنيد آنگاه آنها را داخل آب قرار دهيد تا به مدت 5/0 ساعت اشباع شوند و در همين وضعيت مقاومت دو سر الكترود را با دستگاه مقاومت سنج اندازه گيري كنيد ، اگر عدد قرائت شده در بعضي از بلوكها از 5 درصد متوسط قرائت ها تجاوز كرد از آنها استفاده نكنيد . بلوكهاي آماده شده را داخل خاك گلدان قرار داده و پس از آبياري مقاومت را در زمانهاي مختلف اندازه گيري كرده و همزمان با برداشت نمونه رطوبت خاك را به دست آوريد . با رسم منحني تغييرات مقاومت بلوك و درصد رطوبت خاك بلوكها واسنجي مي شوند . حال اگر اين بلوكها را در خاك نصب كنيم كافي است فقط مقاومت را اندازه گيري كرده و از روي اين منحني ها مي توان درصد رطوبت خاك را به دست آورد . در هنگام آزمايش بلوكهاي گچي پس از آنكه آنها را داخل آب قرار داديد تفاوت قرائت بلوكها نبايد از 50 اهم بيشتر باشد . در اينصورت بلوكها يكنواخت نخواهد بود . اگر قرائت بلوكها در داخل آب همگي صفر باشند ايده آل است اما اگر قرائت ها اعدادي تا حدود 400 اهم را نشان دهند باز هم مي توان با اعمال ضريب اصلاحي از آنها استفاده كرد ولي اگر قرائت بلوك در آب بسيار زياد بود حتما توصيه مي شود كه از آن استفاده نشود . در حد ظرفيت زراعي بايد قرائت بلوك حدود 500 تا 600 و در حد پژمردگي 50000 تا 75000 اهم باشد . البته بلوك گچي بايد قادر باشد تا مقاومت 1000000 و 200000 اهم را هم اندازه گيري كند . براي جلوگيري از پلاريزه شدن الكترودها و امكان بروز اشتباه در اندازه گيري رطوبت توصيه مي شود از مقاومت سنجهايي استفاده شود كه در آنها جريان برق مستقيم باطري به جريان متناوب تبديل مي شود . براي اين منظور معمولا مقاومت سنج هاي 1000 سيكلي به كار برده مي شود ، زيرا با انجام اين كار از عمل قطبي شدن جلوگيري شده و در اندازه گيريها كمتر اشتباه بروز مي كند . مهمترين مزيت بلوكهاي گچي علاوه بر سرعت اندازه گيري درجه دقت آنها در رطوبت هاي كم است . علاوه بر اين بلوكها ارزان بوده و مي توان تعداد زيادي از آنها را با هزينه كم در داخل خاك نصب كرد . بزرگترين مشكل در بلوكهاي گچي حساسيت آنها به شوري محلول خاك است . وجود نمك در آب باعث مي شود كه هدايت الكتريكي بلوك افزايش يافته و اين امر باعث اشتباه در تخمين رطوبت گردد . زيرا اساس اندازه گيري رطوبت با بلوك گچي اين است كه وقتي يك بلوك خشك در خاك قرار مي گيرد به دليل خشك بودن بلوك هدايت الكتريكي بين دو سر الكترود صفر يا بسيار اندك است . اما چون بلوك از گچ با دانه هاي ريز درست شده است بلافاصله به لحاظ پتانسيلي با خاك تبادل رطوبت كرده و از اين نظر با آن متعادل مي شود . جذب آب توسط بلوك باعث افزايش هدايت الكتريكي مي شود . حال اگر خاك شور باشد آبي كه جذب بلوك مي شود حاوي نمك بوده و لذا هدايت الكتريكي بيشتر افزايش مي يابد . به طوريكه در دو خاك مشابه با رطوبت يكسان ، اگر يكي شور بود و ديگري شور نباشد ، عدد قرائت شده با بلوك يكسان نخواهد بود . با توجه به نياز تعادل پتانسيلي بين بلوك و خاك لازم است كه پس از نصب بلوك به مدت چندين ساعت صبر كرد تا اين تعادل برقرار شود . براي اين منظور بلوكها قبل از آبياري در خاك قرار داده مي شوند و معمولا در تمام فصل رشد در خاك باقي مانده و فقط سيمهاي متصل شده به الكترودها از خاك خارج مي باشد كه در موقع اندازه گيري به دو سر مقاومت سنج وصل شوند . گرچه در خاكهاي معمولي بلوك مي تواند تا 5 سال مورد استفاده واقع شود ولي در خاكهاي شور يا آلي و خاكهاي مرطوب بيش از يك سال عمر نخواهند كرد . در استفاده از بلوكهاي گچي توصيه مي شود فاصله آنها از يكديگر در خاك كمتر از 30 سانتي متر نباشد بلوكها نسبت به درجه حرارت حساس بوده و در هنگام واسنجي آنها بايد مساله در نظر گرفته شود . پيزومتر : براي اندازه گيري پتانسيل فشاري در خاك معمولا از لوله هاي پيزومتر استفاده مي شود . پيزومتر يك لوله ساده است كه دو سر آن باز مي باشد . اگر يك سر لوله را در خاك و نقطه مورد نظر قرار دهيم در صورت وجود پتانسيل فشاري آب در لوله بالا خواهد آمد . ارتفاعي كه آب در لوله بالا مي آيد برابر پتانسيل فشاري در آن نقطه است روند ازمایش : ابتدا شیشه مربایی را کامل می شوییم و خشک کرده سپس داخل خشک کن گذاشته بعد از انکه کامل خشک شد با انبر (به دلیل عدم انتقال رطوبت )از خشک کن خارج کرده با ترازو ان را وزن میکنیم.(وزن شیشه15/204) بعد از وزن کردن شیشه ان را داخل دسیکاتور قرار داده تا رطوبت جذب شده در این فاصله توسط دسیکاتور گرفته شود. 50 گرم خاک مورد نظر را در شیشه ریخته (21/50) وان را به مدت حداقل 24 ساعت در دمای 90 الی 110 درجه حرارت میدهیم. (برای نمونه ما زمان حدود 24 ساعت ودما 110 درجه بود) بعد از طی این مدت دوباره شیشه و خاک محتوی ان را وزن میکنیم. (35/254) حال با استفاده از رابطه زیر درصد رطوبت خاک را محاسبه میکنیم: W3 – W2 درصد رطوبت بر مبنای خشک: ____________ * 100 W3-W1 MD% = 0/0199 W3 – W2 درصد رطوبت بر مبنای تر : ____________ * 100 W2- W1 Mw% = 0/0199 اشتباهات معمول: بر اساس Rolling and Rollings (1996): اشتباهات معمول آزمايشگاهي در مورد آزمايش درصد رطوبت بشرح زير است: 1- استفاده از ترازوي كاليبره نشده يا بد كاليبره شده. 2- از دست رفتن خاك بين وزن کردن اوليه و ثانويه. 3- از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از وزن کردن اوليه. 4- اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشك كردن و قبل از وزن کردن ثانويه. 5- دماي نامناسب ظرف، نمونه خيلي كوچك يا وزن غلط ظرف. 6- خارج نمودن نمونه ازظرف قبل از دستيابي به وزن خشك ثابت. 7- وزن کردن نمونه هنگاميكه هنوز داغ است (براي ترازوهاي حساس به دما). اشتباه معمول ديگر لبريز كردن ظرف با نمونه‌ خاك است. در چنين شرايطي جريان هوا محدود شده و احتمال اينكه نمونه‌بطور كامل خشك نشوند وجود دارد بحث ونتیجه گیری : نتایج به دست امده از سایر گروه ها به شرح زیر است: نام خاک MD Mw گروه 1 بنتونیت 3/33% 3/22% گروه2 کائولن تاکستان 0/5% 0/5% گروه3 کربنات کلسیم 0/02% 0/02% گروه4 دولومیت 1/7% 1/7% مقدار درصد رطوبت خاك غالباً‌ بر حسب نزديكترين 1/0 يا 1 درصد بيان مي‏شود. درصد رطوبت خاك مي‌تواند بين 0 تا 1200 درصد متغير باشد. درصد رطوبت صفر بيانگر يك خاك خشك است. نمونه‌اي از يك خاك خشك، شن يا ماسه تميز در شرايط آب و هوايي بسيار گرم است. خاكهاي آلي بيشترين درصد رطوبت را دارند. بر اساس دسته بندی خاک ها از نظر پلاستیک و غیر پلاستیک بودن میتوان نتیجه گرفت که: خاکهای پلاستیک مانند بنتونیت درصد رطوبت بالاتری دارند و جذب رطوبت انها بالا ست. اثرات دما چنانكه قبلاً ذكرگردید، دمای استاندارد جهت خشك نمودن خاك 110 درجه سانتیگراد می‌باشد . جامدات محلول بسیاری از خاكها حاوی جامدات محلول می‌باشند. برای مثال در مورد خاكهای واقع در كف اقیانوس، آب بین ذرات جامد خاك احتمالاً‌ دارای همان غلظت نمك آب دریا خواهد بود. مثال دیگر وجود كاتیونهای متمایل به سطوح ذرات رسی می‌باشد. بهنگام خشك كردن خاك، این كانیها و یونهای محلول، جزیی از جرم جامدات می‌شوند. درمورد اغلب خاكها این اثر، حداقل تغییرات را در درصد رطوبت ایجاد می‏كند. منابع و ماخذ: 1. كاربرد روش چهار الكترودي براي اندازه گيري غير مستقيم رطوبت خاك, /نويسنده : ميكائيل يوسف زاده فرد، سعيد اسلامي. 2. دانشگاه تبريز، دانشكده فني، مجله, دوره : -، شماره : 21، پاييز و زمستان 1377، ص. 89 تـا 97 3.گروه علمی تحقیقاتی ارکیده توسط سمانه شیرین منش.

هدف آزماش: اندازه گیری بهینه آب برای شکل پذیری وسایل آزمایش: 300 گرم خاک _ 300 سی سی آب _ الک 50 _ لگن _ لوح گچی _ قاشق _ ففر کورن _ کولیس _ ترازو _ خشک کن _ قالب نمونه _ کاردک _ هاون_استوانه مدرج خاک مورد آزمایش : کائولن سوپر زنور خشک کن لگن الک ترازو قاشق بشقاب کاردک ففرکورن هاون خاک کولیس آب و استوانه مدرج تئوری آزماش: پلاستیسیته عبارت است از خاصیتی که ماده را قادر می سازد تا به هنگام اعمال تنش بدون آنکه دچار گسیختگی شود تغییر فرم دهد و با برداشتن تنش, تغییر فرم در نمونه باقی بماند. تغییر فوق یک تعریف کاملا کیفی برای این ویژگی ماده است و در این رابطه تعریف کمی کاملی ارائه نشده است. یک نمونه رس یا یک بدنه در شرایط کار پذیری معمولی پلاستیک تر از همان رس یا بدنه در حالت خیلی صلب یا خیلی نرم است. لیکن هنگامی که گفته می شود یک بدنه پلاستیک تر از دیگری است, منظور هنگامی است که هر یک از بدنه ها دارای اپتیم رطوبت مخصوص به خود باشد.در چنین حالتی ما با پلاستیسیته ذاتی بدنه سر و کار داریم که به آن پلاستیسیته بالقوه نیز گفته می شود.به ویژه این ابهام در معنی پلاستیسیته هنگامی مهم است که با اندازه گیری های عدد پلاستیسیته روبرو هستیم. در چنین مواردی همواره مهم است که در نظر داشت آیا این عدد به درصد رطوبت بستگی دارد یا نه , و اگر بستگی ندارد چگونه وابستگی رطوبت حذف شده است. پلاستیسیته صنعتی سرامیک ها در هنگام کار با سرامیک ها مرسوم است که هر عیبی که قبل از مرحله پخت ایجاد شود را به عدم پلاستیسیته کافی رس یا بدنه ارتباط دهند. از این لحاظ پلاستیسیته یا قابلیت کار پذیری یک ویژگی جامع است که چندین عامل را در بر دارد و در نتیجه با یک عدد قابل توصیف نیست.عوامل دخیل در پلاستیسیته را نمی توان به سهولت در قالب مفاهیم علمی قرار داد , اما برخی ایده ها در مورد پلاستیسیته تکنیکی را می توان از مطالب زیر به دست آورد: 1- در قطعات ساخته شده توسط دستگاه علت اصلی عیوب موجود در قطعه پلاستیسیته کم است. این عیوب شامل ترک ها ( که ممکن است خود را پس از شکل دادن و یا پس از خشک کردن نشان دهند) و بافت ضعیف در سطح یا داخل قطعه ( مانند ترک های گوشی یا s شکل در یک ستون اکسترود شده یا عدم صافی سطح قطعه جیگر شده) است. 2- از نظر افراد ماهر نشانه اصلی پلاستیسیته ضعیف سرعت کم تولید است, زیرا فرد باید زحمت بیشتری بکشد تا یک قطعه سالم تهیه نماید. 3- رس ها و یا بدنه هایی که خواص رئولوژیکی آنها حساسیت شدیدی به میزان رطوبت دارند در هنگام کار مشکل آفرین هستند. از این نگاه موادی مطلوب هستند که در آنها رطوبت لازم برای کار پذیری مطلوب دارای رنج نسبتا بازی باشد. 4- سطوح یک رس یا بدنه دارای خواص کار پذیری خوب باید بتوانند خوب به هم ملحق شوند بدون آنکه سبب محبوس شدن هوا شده و یا سطوح داخلی ضعیفی را پدید آورند. 5- برای قطعاتی که بر روی قالب های گچی قرار می گیرند چسبیدن نا کافی بدنه به قالب گچی و یا جذب بیش از حد آب بدنه توسط قالب مطلوب نیست. 6- در روش هایی نظیر جیگرینگ که در حین شکل دادن آب بر روی قطعه پاشیده می شود رس نباید بسیار چسبناک باشد یا به صورت دوغاب در آید. 7- بدنه نباید خاصیت باز یابی الاستیک را بعد از برداشتن تنش از خود نشان بدهد. در غیر این صورت شکل آن در نهایت از ادوات شکل دهنده تبعیت نمی نماید. 8- حضور خاصیت دیلاتانسی به ویژه برای پلاستیسیته مضر است. دیلاتانسی که معرف مقاومت زیاد در برابر سیلان تحت تنش های زیاد و مقاومت کم تحت تنش های کم است در جهت مخالف پلاستیسیته عمل می کندو به نظر می رسد پدیده ای که توسط Macey به پس زنی تعبیه شده است و در اثر آن برخی بدنه ها تحت تنش های متناوب شل می شوند, ارتباط نزدیکی به دیلاتانسی داشته باشد. برخی عوامل موثر در پلاستیسیته: هنگامی که اندازه ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه, بسیار ریز و در عین حال حدودا یکسان باشد بدیهی است که به علت ابعاد بسیار ریز ذرات, مقدار پلاستیسیته بسیار زیاد خواهد بود.مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن نیز یکی دیگر از عوامل ایجاد کننده و موثر در پلاستیسیته باشد.مولکولهای مایعات قطبی در سطح ذرات رس جذب گردیده و بدین وسیله باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می گردد. پس اختلاط با مایعات قطبی باعث ایجاد پلاستیسیته در خمیر می گردد. در حالی که مایعات غیر قطبی مانند بنزن هیچ نوع پلاستیسیته ای به وجود نخواهند آورد. به هر حال پلاستیسیته حاصل از هیچ مایعی قابل مقایسه با پلاستیسیته حاصل از آب نیست. از مسائل مهم دیگر تاثیر فشار در میزان آب پلاستیسیته است.با افزایش فشار می توان پلاستیسیته یکسانی با مقدار آب کمتر به دست آورد.در صنعت سرامیک از این قانون به طور وسیع استفاده می شود. از دیگر عوامل موثر در پلاستیسیته شکل ذرات است.مثلا ذرات رس به طور کلی دارای شکل پهنی بوده و اصطلاحا بشقابی هستند و این شکل خاص باعث ایجاد سهولت در لغزش ذرات بر روی یکدیگر و ایجاد پلاستیسیته بالا می گردد. دسته ای از مواد آلی ایجاد کننده پلاستیسیته, ژلهای کلوئیدی ناشی از عمل باکتری ها هستند. این مورد یکی از دلایل افزایش پلاستیسیته و در نتیجه انبار کردن خمیر است. در این شرایط خمیر بدنه بر اثر فعالیت های باکتری ها اصطلاحا ترش شده و ژل های کلوئیدی به و جود می آیند. آزمون های غیر مستقیم ارزیابی پلاستیسیته بر اساس رطوبت: پلاستیسیته یک بدنه سرامیکی با افزایش میزان رس بدنه و با کوچک تر شدن دانه های رس افزایش می یابد.(البته این دو عامل در موارد حاد منجر به چسبناکی بدنه می شوند). این شرایط منجر به آزمون های غیر مستقیم زیادی برای به دست آوردن پلاستسیته شده است که در این روش ها به جای پلاستیسیته خواصی که به طور تقریبی با پلاستیسیته ارتباط دارند, اندازه گیری می شوند. گروهی از این آزمون ها بر اساس اندازه گیری مقدار رطوبت لازم برای رسیدن به یک غلظت دلخواه استوار شده اند. چون افزایش مقدار رس و یا ریز دانه شدن آن منجر به افزایش سطح ویژه ذرات و بنا بر این بالا رفتن مقدار برای رسیدن به یک غلظت خاص می شود, منطقی است که رطوبت بالا را به پلاستیسیته و بالعکس نسبت دهند. شاید معروف ترین این روش ها ففر کورن باشد که در روند آزمایش توضیح داده می شود. در سنجش پاستیسیته به روش آتربرگ که در سطح بین المللی توسط دانشمندان خاک شناس به کار برده می شود, درصد رطوبت در دو حد پلاستیک و حد روانی اندازه گیری می شود. حد پلاستیک عبارت است از درصد رطوبتی که در زیر آن ماده دیگر رفتار پلاستیک نداشته باشد و شکننده شود.این حد هنگامی به دست می آید که پس از آن دیگر نتوان رس را به صورت رشته ای سالم با قطر یک هشتم اینچ لوله کرد. حد روانی رطوبتی است که ماده در بالای آن به صورت یک سیال و در زیر آن به صورت یک جامد پلاستیک رفتار می کند. (البته در واقع یک ماده در بالای حد روانی هنوز خواص پلاستیک از خود بروز می دهد.)این حد با ساختن خمیری از ماده, قرار دادن آن بر روی یک ظرف برنجی با طرح استاندارد و یافتن تعداد ضربات استاندارد لازم برای بستن شکافی بر روی گل درون ظرف به دست می آید. این آزمون در رطوبت های مختلف تکرار می شود و حد روانی ( با اکستراپوله کردن ) به عنوان در صد رطوبتی که در آن 25 ضربه نیاز است تعیین می شود. آنگاه شاخص پلاستیسیته آتربرگ از اختلاف حد پلاستیک و حد روانی به دست می آید.از آنجایی که این شاخص محدوده رطوبتی را که در بالای آن ماده پلاستیک است را اندازه گیری می کند, وسیله ای برای اندازه گیری یکی از ویژگی های خاص پلاستیسیته یعنی عدم حساسیت ماده به تغییر رطوبت است. یک شاخص تقریبا مشابه که آن هم بر اساس اختلاف بین دو درصد رطوبت معین است عدد ریکه نام دارد. این شاخص از اختلاف درصد رطوبت در حالت کار پذیری معمولی ( مثلا حاصل از آزمایش ففرکورن ) و حد پلاستیک ( مثلا حاصل از آزمون آتر برگ) به دست می آید. برخی معتقدند این شاخص بهترین شاخص کار پذیری پلاستیسیته است. روش های دیگری نیز برای توصیف غلظت مورد استفاده قرار گرفته است که در آن ها مقدار عددی رطوبت به صورت شاخص پلاستیسیته بیان می شود. در زیر به چند روش اشاره می شود. در روش Cohn مقدار رطوبتی که به وسیله آن یک میله با وزن استاندارد در مدت زمان معین تا ارتفاع مشخص در تکه ای از گل فرو می رود شاخص پلاستیسیته است. در روش Russell و Hunk مقدار رطوبتی که در آن ماده تحت آزمایش تنش فشاری, تنش تسلیمی برابر پنج پوند بر اینچ مربع داشته باشد شاخص پلاستیسیته است. در روش Thiemecke مقدار رطوبتی که نشانگر تغییر خواص از حالت پلاستیک به الاستیک باشد شاخص پلاستیسیته است. در روش Enslin رطوبت جذب شده توسط ماده بسیار ریز دانه در هنگامی که از طریق یک فیلتر شیشه ای متخلخل در تماس با آب قرار گرفته است شاخص پلاستیسیته است. روند آزمایش: ابتدا خاک را با هاون می کوبیم تا ذرات آن ریز شده و از الک 50 مش عبور کند.(بعضی خاکها به صورت گرانول است و باید خیلی کوبیده شود اما بعضی مثل بالکلی نیازی به کوبیدن ندارد) _تعداد سوراخ ها در یک سانتی متر مربع را مش گویند. پس از الک کردن آنرا در لگن ریخته و داخل آن 300 سی سی آب اضافه کرده و با قاشق هم می زنیم تا دوغاب یکنواختی حاصل شود.. حال دوغاب را با قاشق به آرامی روی لوح گچی پهن کرده تا آب آن گرفته شود و خمیر حاصل شود.در این قسمت می توان از روی تغییر رنگ فهمید که خشک شده یا نه. بعد از خشک شدن, گل را با کاردک از روی لوح گچی بر می داریم. گل را در دست خوب ورز داده تا کاملا یکنواخت شود و از ایجاد خطا تا حد ممکن جلوگیری شود. حال گل را داخل نمونه ففرکورن فرو کرده و خوب فشار می دهیم تا فضای خالی داخل نمونه باقی نماند و یکدست شود. گل را با سمبه از نمونه در می آوریم و درست در وسط صفحه دستگاه ففر کورن قرار می دهیم. دستگاه ففر کورن شامل یک وزنه 1 کیلو گرمی است که از ارتفاع 185 میلی متری آنرا رها می کنیم. نمونه ففر کورن یک استوانه به ارتفاع 4 سانتی متر و قطر 2.8 سانتی متر می باشد. بعد از رها کردن وزنه روی نمونه ار تفاع ثانویه را با کولیس اندازه گیری می کنیم.( اندازه گیری از طریق فرو کردن ته کولیس در گل راحت تر است) حال وزن نمونه تر را اندازه گیری می کنیم. 4 نمونه درست کرده که ارتفاع های ثانویه آنها یکی کمتر از 12 میلی متر و دو تای آنها بین 12 و 16 میلی متر و یکی نیز بیشتر از 16 میلی متر باشد. حال نمونه ها را داخل خشک کن به مدت 5 الی 20 ساعت قرار می دهیم تا کاملا خشک شود. حال وزن خشک نمونه ها را نیز اندازه گیری می کنیم. سپس درصد رطوبت نمونه ها را بر مبنای خشک به دست می آوریم. سپس روی کاغذ میلی متری نمودار ارتفاع ثانویه بر حسب در صد رطوبت را رسم می کنیم.. 4 نقطه حاصل از 4 نمونه را روی نمودار تعیین می کنیم و نزدیک ترین خط را که شامل بیشترین نقطه ها باشد رسم می کنیم. و از روی نمودار موارد زیر را به دست می آوریم. ** عدد پلاستیسیته ففر کورن = در صد رطوبت در ارتفاع 12 میلی متر ** درصد آبکار پذیری ففرکورن = درصد رطوبت در ارتفاع 16 میلی متر (بهینه آب برای بهترین حالت شکل پذیری عدد درصد آبکار پذیری ففرکورن است.) ** فاکتور پلاستیسیته ففرکورن = R(R_r) R درصد رطوبت در ارتفاع ثانویه صفر میلی متر است. r درصد رطوبت در ارتفاع ثانویه 40 میلی متر است. نتایج آزمایش مربوط به خاک کائولن سوپر زنور: ارتفاع اولیه ارتفاع ثانویه وزن تر وزن خشک %Md نمونه 1 40mm 14.1 49.7 36.1 37.8 نمونه 2 40mm 24.1 54.49 40.85 34.1 نمونه 3 40mm 14.2 52.93 38.51 37.4 نمونه 4 40mm 9 51.59 36.82 40.1 بحث و نتیجه گیری: گروه خاک درصد آبکارپذیری 1 بالکلی 21 2 کائولن زنور 39 3 کائولن سوپر زنور 36 4 بالکلی 26 5 کائولن زدلیر کائولن ها و بالکلی ها اغلب خاک های پلاستیک هستند.بنا بر این می توان از آنها برای مصارفی که نیاز به شکل پذیری زیاد است استفاده کرد.. خاک کائولن زنور چون دارای بیشترین درصد آبکار پذیری است پس از پخت به دلیل تبخیر آب دارای ترک بیشتری نسیت به دیگر خاک ها است. نتایج به دست آمده در بالا می تواند در مورد یک خاک مشخص مثلا بالکلی در شرایط متفاوت فرق کند.مثلا اگر به جای الک 50 مش از الک 200 مش استفاده می کردیم عدد های بیشتری حاصل می شد زیرا با ریز تر شدن دانه ها پلاستیسیته افزایش می یابد. یک سری خاک ها مثل فلد اسپار چغایی_ سیلیس همدان _ دولومیت ( که در بالا اعداد فاکتور آبکار پذیری آنها ذکر نشده) خاک های غیر پلاستیک هستند و دارای درصد آبکار پذیری کمی می باشند. در واقع در صد آبکار پذیری فاکتوری برای تعیین میزان پلاستیسیته یک خاک است. خطاهای آزمایش: خطای ایجاد شده هنگامی که گل را از روی لوح گچی بر می داریم. که ممکن است روی آن خشک تر از زیر آن باشد و اگر خوب ورز ندهیم باعث ایجاد خطا می شود. خطای ایجاد شده هنگامی که گل را در قالب نمونه فرو می کنیم که اگر خوب همه جای قالب را پر نکند باعث ایجاد خطا می شود. خطا هنگامی که نمونه دقیقا در وسط دستگاه قرار نگیرد و قسمت های مختلف گل پس از رها کردن وزنه دارای ارتفاعات متفاوت باشد. خطای چشم در خواندن عدد از روی کولیس. خطاهای دستگاه های آزمایش مانند ترازو , کولیس , .......... خطا های محاسباتی هنگامی که عدد ها را از روی نمودار به دست می آوریم. زیرا هر چه قدر هم که نمودار دقیق باشد به دلیل خطا های قبلی نمودار حالت تقریبی دارد. خطا هنگامی که نمونه را از خشک کن در می آوریم . ممکن است از اطراف رطوبت جذب کند. و یا گرد و غبار باعث ایجاد خطا شود. کتاب تکنولوژی سرامیک های ظریف ( تالیف:افسون رحیمی , مهران متین ) کتاب مبانی شکل دادن سرامیک ها _ جلد اول _ رئولوژی سیستم ها ی سرامیکی (نوشته : اف . مور)

اندازه گیری پرت حرارتی خاک به منظور به دست اوردن میزان ناخالصی های خاک از جمله مواد فرار اسیدها سوختن مواد الی همراه ان ودگرگونی ساختار کریستالی. وسایل مورد نیاز: خاک خشک شده در دمای 100 تا 110 (دولومیت) – بوته چینی - کوره با حرارت 1050-گچ نسوز – انبر – دسیکاتور . در این دما از بوته های دیر گداز. چینی ویا شامورتی میتوان استفاده کرد. روند ازمایش: ابتدا بوته چینی را با مقداری گچ نسوزنشانه گذاری میکنیم وبعد بوته را با ترازو یک صدم گرم وزن می کنیم (14/91). بعد خاک خشک شده را به مقدار (03/10)گرم به بوته اضافه می کنیم وانرا داخل دسیکاتور می گذاریم. سپس انرا به مدت یک ساعت در کوره با دمای 1050 قرار داده و بعد انرا مجدد وزن می کنیم.( 69/96 ) از رابطه زیر پرن حرارتی را حساب می کنیم: W2 –w3 100 * ______________ = L.O.I W2 – W1 101/17 - 96/69 1 ____________ * 100 = 44/67 101/17-91/14 نتایج ازمایش گروه های مختلف: شماره گروه نام خاک %پرت حرارتی L.O.I 1 کائولن تاکستان 8/3 2 کربنات کلسیم 10/41 3 دولومیت 67/44 4 بنتونیت 8/29 بحث و نتیجه گیری : در نتایج به دست امده از گروه هامشخص میشود که خاک دولومیت نسبت به دیگر خاک ها در ساختارش دارای مقدار بیشتری از موادی است که با حرارت دادن از بین میروند و کائولن ها دارای مقدار کمی مواد الی وکربنات و .... در ساختار خود می باشد بنابراین پرت حرارتی انها کم تر است. در مجموع خاک هایی که در ساختار خود مواد الی .سولفات. .کربنات و اب ساختاری و....بیشتری دارد پرت حرارتی بالاتری نیز دارد.

اندازه گیری استحکام خمشی و انقباض در دو حالت خشک شده و پخته شده. وسایل آزمایش: 500 گرم خاک _ 180 گرم آب _ الک _ هاون _ قاشق _ لگن _ استوانه مدرج _ ترازو _ کاردک _ قالب های نمونه های استحکام و انقباض _ کمی روغن _ کولیس _ دستگاه وارد کننده نیرو _ کوره _ خشک کن خاک مورد آزمایش : کائولن سوپر زنور تئوری آزمایش : استحکام خشک : منظور از استحکام خشک , استحکام مواد بعد از شکل گیری و خشک شدن و قبل از پخت می باشد. اهمیت استحکام خشک بدنه های خام هنگامی مشخص می شود که به مراحل بعدی تولید ( پس از خشک شدن فرآورده ها) توجه شود. بدنه های خام پس از خشک شدن و یا در خلال آن باید پرداخت شده , احتمالا به یکدیگر چسبانده شده ( به عنوان مثال دسته و بدنه فنجان) و به نقاط دیگر حمل گردند. تمامی این اقدامات به معنی اعمال تنش به بدنه خام است. بنا بر این بدیهی است که بدنه خام باید دارای استحکام کافی جهت تحمل تنش های وارده باشد. استحکام خشک مانند پلاستیسیته بستگی عمیقی به وجود خصوصیات ذرات کلوئیدی دارد. بنا بر این عوامل موثر در استحکام همان عوامل موثر در پلاستیسیته است که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: هنگامی که اندازه ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه, بسیار ریز و در عین حال حدودا یکسان باشد بدیهی است که به علت ابعاد بسیار ریز ذرات, مقدار پلاستیسیته و همچنین استحکام بسیار زیاد خواهد بود.مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن نیز یکی دیگر از عوامل ایجاد کننده و موثر در پلاستیسیته می باشد.مولکولهای مایعات قطبی در سطح ذرات رس جذب گردیده و بدین وسیله باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می گردد. پس اختلاط با مایعات قطبی باعث ایجاد پلاستیسیته در خمیر می گردد. در حالی که مایعات غیر قطبی مانند بنزن هیچ نوع پلاستیسیته ای به وجود نخواهند آورد. به هر حال پلاستیسیته حاصل از هیچ مایعی قابل مقایسه با پلاستیسیته حاصل از آب نیست. از مسائل مهم دیگر تاثیر فشار در میزان آب پلاستیسیته است.با افزایش فشار می توان پلاستیسیته یکسانی با مقدار آب کمتر به دست آورد.در صنعت سرامیک از این قانون به طور وسیع استفاده می شود. از دیگر عوامل موثر در پلاستیسیته شکل ذرات است.مثلا ذرات رس به طور کلی دارای شکل پهنی بوده و اصطلاحا بشقابی هستند و این شکل خاص باعث ایجاد سهولت در لغزش ذرات بر روی یکدیگر و ایجاد پلاستیسیته بالا می گردد. دسته ای از مواد آلی ایجاد کننده پلاستیسیته, ژلهای کلوئیدی ناشی از عمل باکتری ها هستند. این مورد یکی از دلایل افزایش پلاستیسیته و در نتیجه انبار کردن خمیر است. در این شرایط خمیر بدنه بر اثر فعالیت های باکتری ها اصطلاحا ترش شده و ژل های کلوئیدی به و جود می آیند. این توضیحات به طور خلاصه این قانون کلی را بیان می کند که پلاستیسیه بیشتر به معنی استحکام خشک بیشتر است. ضمنا باید توجه داشت که جایگزینی H+ به وسیله Na+ باعث افزایش قابل ملاحظه استحکام خشک می گردد و این نکته ای است که در بسیاری موارد می تواند باعث ایجاد خطا در اندازه گیری پلاستیسیته گردد.در این مورد افزایش استحکام خشک به دلیل تغییر در بافت ذرات رس و نتیجتا افزایش تراکم بدنه خام است. جدول زیر تاثیر یون های مختلف را بر تخلخل نمونه و نتیجتا استحکام خشک نشان می دهد. dried transverse strength( Ib/in2 ) Porosity after drying ( % ) Drying shrinkage(%) Forming water ( % ) 1275 26.1 14.0 21.2 Raw clay 1150 28.2 15.5 22.3 H_ clay 1250 26.3 12.4 19.7 Ca _ clay 1410 24.6 11.0 18.6 Na _ clay قبل از اینکه در مورد اندازه گیری استحکام خشک بحث شود باید اشاراه گردد که جهت حد اقل استحکام مورد نیاز یک بدنه خام , مقدار مشخصی نمی تواند ارائه گردد.چرا که این مورد بستگی زیاد به شکل و ضخامت قطعه و نیز چگونگی حمل و نقل آن دارد.از جمله اخیر می توان این نتیجه گیری را نیز نمود که کلیه ترک ها و شکست های بدنه خام را نمی توان ناشی از کمبود استحکام خشک دانست , بلکه طراحی بد و نتیجتا شکل نا متناسب قطعه نیز می تواند باعث ایجاد تنش (در خلال خشک شدن ) و نهایتا ایجاد ترک ( در هنگام خشک شدن و یا بعد از آن ) گردد.خشک نمودن سریع نیز می تواند باعث ایجاد ترک حتی در هنگام حمل و نقل گردد. بدیهی است که هیچ یک از این ترک ها را نمی توان به کمبود استحکام خشک نسبت داد. انقباض تر به خشک : در تولید فر آورده های سرامیک مهم ترین وظیفه آب در بدنه ایجاد ماده ای مناسب ( پودر, خمیر , یا دوغاب) جهت شکل دادن است.بعد از شکل یافتن فرآورده ها آب وظیفه خود را انجان داده و باید از فرآورده یا بدنه خام خارج شود.عمل خشک شدن عبارت است از خروج آب به وسیله تبخیر از بدنه خام. بدیهی است که خروج آب به معنی کاهش حجم و یا ابعاد فر آورده خام می باشد . اصطلاحا به کاهش ابعاد فرآورده های سرامیکی در این مرحله از تولید انقباض تر به خشک می گویند. انقباض همواره عامل ایجاد تنش و در نتیجه احتمال تغییر شکل و وقوع ترک در بدنه می باشد.از طرف دیگر انقباض زیاد باعث ایجاد تغییراتی در ابعاد قطعه گردیده و بنا براین در مواردی که ابعاد بسیار دقیقی برای قطعه مورد نیاز است انقباض تا حد امکان باید کاهش یابد.احتمال بروز چنین خطراتی باعث شده که مرحله خشک شدن در صنعت سرامیک به عنوان یکی از خطر ناکترین مراحل تولید معرفی گردد. ولی با این همه اگر چه مقدار زیاد انقباض تر به خشک مسئله ساز است ولی مقدار کم آن همیشه مورد نیاز و مطلوب بوده چرا که باعث سهولت در خروج فرآورده شکل یافته از قالب می گردد. بدیهی است که انقباض تر به خشک بستگی عمیقی به آب موجود در فرآورده های خام دارد ولی باید توجه داشت که آب های موجود در بدنه های خام به علت نقش و وظایف متفاوت انها در ساختمان بدنه رفتار یکسانی را در هنگام خشک شدن بروز نداده و تاثیرات آنها در انقباض تر به خشک متفاوت است. در هنگام خشک شدن فر آورده ها اگر چه آبهای خلل و فرج نیز خارج می گردند ولی در عمل همواره مقادیری از آنها در لا به لای ذرات رس باقی می مانند مگر اینکه بدنه خام در درجه حرارتی بیش از 0C120 خشک گردد.در مقیاس صنعتی معمولا بدنه های در درجه حرارتی پایین تر از 120 درجه خشک می گردند. بنا بر این همواره مقادیری از آب خلل و فرج در بدنه باقی مانده و این موضوع بدین معنی است که در حقیقت خشک شدن نهایی فرآورده ها در اولین مراحل پخت انجام می پذیرد. اصطلاح خشک شدن کامل به مرحله ای از روند خشک شدن اطلاق می گردد که آب خلل و فرج کاملا از بین رفته است.هنگامی که یک بدنه خام به طور کامل خشک گردیده بعد از خروج از خشک کن می تواند مجددا مقادیری آب موجود در هوا را که اصطلاحا به آن مقدار رطوبت تعادلی گفته می شود در خلل و فرج خود جذب کند.به طوری که تغییرات در مقدار آب خلل و فرج با انبساط و انقباض زیادی همراه نیست و بنا بر این این جذب رطوبت از هوا به وسیله بدنه کاملا خشک شده (اگر مقدار زیادی رس موجود باشد ) به طور معمول خطر ناک نیست. ولی با توجه به اینکه بعضی از بدنه های خام دارای مقادیر زیاد رس نیستند این عمل در فصول خاصی (معمولا پاییز و زمستان) و به خصوص در نواحی مرطوب می تواند باعث ایجاد تنش کششی و در نتیجه انبساط خشک به تر و نهایتا وقوع ترک در بدنه های خام, بعد از خروج از خشک کن گردد. در بسیاری موارد این ترک ها تا مرحله نهای تولید قابل تشخیص نبوده و فقط روی فرآورده های تولید شده لعابدار مشاهده می شوند. در چنین شرایطی افزایش استحکام تر به وسیله افزایش مقدار رس در بدنه های خام ( در صورت امکان ) و با تغییر در روند خشک شدن این مشکل را حل نمود. آب پلاستیسیته بر عکس آب خلل و فرج به سادگی در درجه حرارت های کمتر از 100 درجه تبخیر شده و این عمل با انقباض بسیار زیادی همراه است. بدنه هایی که داراری پلاستیسیته زیادی هستند مقدار آب پلاستیسیته نیز در آنها بیشتر است. بنا براین در هنگام خشک شدن نیز مقدار انقباض تر به خشک آنها بسیار زیاد بوده و این مورد نیز به عنوان یک قانون کلی وسیله دیگری جهت تعیین پلاستیسیته خمیرهاست.. خروج آب پلاستیسیته مهم ترین عامل در ایجاد انقباض تر به خشک و یا به طور کلی تنها عامل ایجاد انقباض تر به خشک است. روند آزمایش : پیش آزمایش : ساخت نمونه های استحکام و انقباض ابتدا 500 گرم از خاک که قبلا از طریق آزمایش پلاستیسیته عدد درصد آبکار پذیری آن را بدست آوردیم را در هاون می کوبیم و از الک رد می کنیم. سپس با ترازو توزین کرده و دقیقا 500 گرم را بر می داریم.با استفاده از درصد آبکار پذیری که از آزمایش پلاستیسیته برای خاکمان بدست آوردیم میزان آبی که باید به 500 گرم خاک اضافه کنیم تا یک گل مناسب از نظر شکل پذیری را به ما بدهد را بدست می آوریم. برای خاک کائولن سوپر زنور عدد درصد آبکار پذیری ففرکورن 36% بود. این به این معنی است که در هر 100 گرم خاک باید 36 گرم آب بریزیم تا حاصل گل شکل پذیر و خوب درآید . حال که ما 500 گرم خاک داریم باید 36 را در 5 ضرب کرده یعنی 180 گرم آب به آن اضافه کنیم و از آنجایی که چگالی آب یک است می توان با استفاده از استوانه مدرج 180 میلی لیتر آب را برداشت. حال گل را خوب ورز می دهیم تا کاملا یکدست شود و درون آن حباب باقی نماند.2 تا قالب نمونه داریم. یکی برای تست استحکام و یکی برای تست انقباض.قالب نمونه تست استحکام در داخل ذوذنقه ای شکل است. و قالب نمونه انقباض مربع شکل است. برای نمونه استحکام گل را از طرفی که عرض بیشتری دارد وارد می کنیم و خوب فشار می دهیم تا جای خالی در داخل نماند و باعث تضعیف استحکام نشود. تا آنجایی که می توانیم باید نمونه سالم و صافی را بدست بیاوریم. برای نمونه انقباض هم گل را داخل قالب کرده و برای بیرون آوردن قالب را از دو طوف می کشیم تا نمونه بیرون آید. حال قطر های مربع را با کاردک علامت زده و دهانه کولیس را به اندازه 4 سانتی متر باز می کنیم و روی قطر های مربع علامت می زنیم. برای تست استحکام 4 نمونه و برای تست انقباض 1 یا 2 نمونه درست می کنیم. انقباض: برای انقباض یک نمونه درست کردیم. بعد از اینکه داخل خشک کن قرار دادیم و کاملا خشک شد با کولیس فاصله بین دو علامت را که قبلا زدیم را اندازه گیری می کنیم. در این جا Ld یعنی طول خشک حاصل می شود. این نمونه را در کوره قرار داده تا پخت نیز انجام گیرد. بعد از پخت نیز فاصله ی علامت های روی دو فطر را اندازه گیری کرده و میانگین 2 عدد به ما Lf را که همان طول پخت است می دهد. حال با استفاده از روابط زیر انقباض را بدست می آوریم: Lw – Ld / L d=40 -39.15/39.15=2.2% = درصد انقباض خشک به تر Ld–Lf /Lf=39.15 – 38.56/38.56=1.5%=درصد انقباض پخت به خشک Lw–Lf/Lf=40-38.56/38.56=3.7%=درصد انقباض پخت به تر(درصد انقباض کلی) Lw = طول تر Ld = طول خشک Lf = طول پخت اندازه گیری استحکام به روش 3 نقطه: نمونه هایی که داریم 2 تا به صورت خشک و 2 تا به صورت پخته شده است . حال 3 نقطه را روی هر نمونه تعیین کرده و عرض بالایی و عرض پایینی و ارتفاع آن را با کولیس اندازه می گیریم. میانگین 3 تا عدد عرض بالایی و 3 تا عرض پایینی را گرفته و میانگین عرض بالایی و عرض پایینی به ما عرض کل را می دهد. میانگین 3 ارتفاع را نیز برای هر نمونه محاسبه می کنیم. حال با استفاده از دستگاه ابتدا یک فاصله تکیه گاه مثلا 100 میلی متر را تنظیم می کنیم و بعد نیرو را وارد کرده زمانی که نمونه ما شکست نیرو را به ما می دهد. حال با استفاده از روابط زیر استحکام خمشی را اندازه گیری می کنیم: 3 pL / 2 bh2 (N/mm2) = استحکام خمشی P = نیرو بر حسب نیوتون L = فاصله تکیه گاه mm b = عرض mm h = ارتفاع mm 3x106.75x100/2x22.45x(16.1)2=2.75=استحکام خمشی نمونه پخته1 3x79.99x100/ 2x21.95x(16.2)2=2.08=استحکام خمشی نمونه پخته 2 3x29.68x100/2x 22.6x(16.4)2=0.73=استحکام خمشی نمونه خشک 3 3x42.06x100/2x22.5x(16.7)2=1.01 =استحکام خمشی نمونه خشک 4 میانگین اعداد به دست آمده: 0.87 = استحکام خام 2.415 = استحکام پخت بحث و نتیجه گیری : گروه نام خاک درصدانقباض خشک درصد انقباض تر درصدانقباض کلی استحکام خام استحکام پخت 1 بالکی 0.25 4.01 4.25 0.135 0.225 2 کائولن زنوز 8 7.28 14.25 1.41 0.23 3 کائولن سوپرزنوز 2.2 1.5 3.7 0.87 2.415 4 بالکی 3.75 3.11 6.75 0.095 0.155 5 کائولن زدلیتس 2.75 1.54 4.29 0.96 2.21 با توجه به اعداد بالا و همچنین با توجه به تئوری آزمایش و اعداد آزمایش پلاستیسیته معلوم می شود که هر چه پلاستیسیته خاک بیشتر باشد استحکام آن نیز بیشتر است. همانطور که در تئوری ذکر شد عوامل موثر در استحکام شامل عوامل موثر در پلاستیسیه نیز می شود. در مورد انقباض نیز هرچه درصد آبکار پذیری بیشتر باشد در هنگام خشک و پخت نیز آب بیشتری خارج شده و انقباض بیشتر می شود. خطاها: خطاهای ساخت نمونه: اول از همه خطا هنگامی که آب پلاستیسیته را از آزمایش قبل به دست آوردیم اگر عدد پلاستیسیته دارای خطا باشد گل خوبی به ما نمی دهد و نمی توان نمونه خوبی ساخت. هنگام ساخت نمونه اگر با دقت نمونه را نسازیم و نمونه دارای حفره یا ترک باشد یا صاف نباشد و حالت خمیده به خود بگیرد همه ی اینها باعث ایجاد خطا می شود. خطاهای آزمایش: اگر قطر را با کولیس دقیق اندازه نگیریم و همین طور خطای خود کولیس. اگر هنگام اندازه گیری قطر بخشی از خاک خراشیده شود اندازه ها دارای خطا می شود. همین طور در اندازه گیری ارتفاع و عرض نمونه های استحکام ممکن است خطا ایجاد شود. خطای دستگاه اندازه گیری استحکام. کتاب تکنولوژی سرامیک های ظریف ( افسون رحیمی – مهران متین )

: اندازه گیری استحکام خمشی و انقباض در دو حالت خشک شده و پخته شده. وسایل آزمایش: 500 گرم خاک _ 180 گرم آب _ الک _ هاون _ قاشق _ لگن _ استوانه مدرج _ ترازو _ کاردک _ قالب های نمونه های استحکام و انقباض _ کمی روغن _ کولیس _ دستگاه وارد کننده نیرو _ کوره _ خشک کن خاک مورد آزمایش : کائولن سوپر زنور تئوری آزمایش : استحکام خشک : منظور از استحکام خشک , استحکام مواد بعد از شکل گیری و خشک شدن و قبل از پخت می باشد. اهمیت استحکام خشک بدنه های خام هنگامی مشخص می شود که به مراحل بعدی تولید ( پس از خشک شدن فرآورده ها) توجه شود. بدنه های خام پس از خشک شدن و یا در خلال آن باید پرداخت شده , احتمالا به یکدیگر چسبانده شده ( به عنوان مثال دسته و بدنه فنجان) و به نقاط دیگر حمل گردند. تمامی این اقدامات به معنی اعمال تنش به بدنه خام است. بنا بر این بدیهی است که بدنه خام باید دارای استحکام کافی جهت تحمل تنش های وارده باشد. استحکام خشک مانند پلاستیسیته بستگی عمیقی به وجود خصوصیات ذرات کلوئیدی دارد. بنا بر این عوامل موثر در استحکام همان عوامل موثر در پلاستیسیته است که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: هنگامی که اندازه ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه, بسیار ریز و در عین حال حدودا یکسان باشد بدیهی است که به علت ابعاد بسیار ریز ذرات, مقدار پلاستیسیته و همچنین استحکام بسیار زیاد خواهد بود.مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن نیز یکی دیگر از عوامل ایجاد کننده و موثر در پلاستیسیته می باشد.مولکولهای مایعات قطبی در سطح ذرات رس جذب گردیده و بدین وسیله باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می گردد. پس اختلاط با مایعات قطبی باعث ایجاد پلاستیسیته در خمیر می گردد. در حالی که مایعات غیر قطبی مانند بنزن هیچ نوع پلاستیسیته ای به وجود نخواهند آورد. به هر حال پلاستیسیته حاصل از هیچ مایعی قابل مقایسه با پلاستیسیته حاصل از آب نیست. از مسائل مهم دیگر تاثیر فشار در میزان آب پلاستیسیته است.با افزایش فشار می توان پلاستیسیته یکسانی با مقدار آب کمتر به دست آورد.در صنعت سرامیک از این قانون به طور وسیع استفاده می شود. از دیگر عوامل موثر در پلاستیسیته شکل ذرات است.مثلا ذرات رس به طور کلی دارای شکل پهنی بوده و اصطلاحا بشقابی هستند و این شکل خاص باعث ایجاد سهولت در لغزش ذرات بر روی یکدیگر و ایجاد پلاستیسیته بالا می گردد. دسته ای از مواد آلی ایجاد کننده پلاستیسیته, ژلهای کلوئیدی ناشی از عمل باکتری ها هستند. این مورد یکی از دلایل افزایش پلاستیسیته و در نتیجه انبار کردن خمیر است. در این شرایط خمیر بدنه بر اثر فعالیت های باکتری ها اصطلاحا ترش شده و ژل های کلوئیدی به و جود می آیند. این توضیحات به طور خلاصه این قانون کلی را بیان می کند که پلاستیسیه بیشتر به معنی استحکام خشک بیشتر است. ضمنا باید توجه داشت که جایگزینی H+ به وسیله Na+ باعث افزایش قابل ملاحظه استحکام خشک می گردد و این نکته ای است که در بسیاری موارد می تواند باعث ایجاد خطا در اندازه گیری پلاستیسیته گردد.در این مورد افزایش استحکام خشک به دلیل تغییر در بافت ذرات رس و نتیجتا افزایش تراکم بدنه خام است. جدول زیر تاثیر یون های مختلف را بر تخلخل نمونه و نتیجتا استحکام خشک نشان می دهد. dried transverse strength( Ib/in2 ) Porosity after drying ( % ) Drying shrinkage(%) Forming water ( % ) 1275 26.1 14.0 21.2 Raw clay 1150 28.2 15.5 22.3 H_ clay 1250 26.3 12.4 19.7 Ca _ clay 1410 24.6 11.0 18.6 Na _ clay قبل از اینکه در مورد اندازه گیری استحکام خشک بحث شود باید اشاراه گردد که جهت حد اقل استحکام مورد نیاز یک بدنه خام , مقدار مشخصی نمی تواند ارائه گردد.چرا که این مورد بستگی زیاد به شکل و ضخامت قطعه و نیز چگونگی حمل و نقل آن دارد.از جمله اخیر می توان این نتیجه گیری را نیز نمود که کلیه ترک ها و شکست های بدنه خام را نمی توان ناشی از کمبود استحکام خشک دانست , بلکه طراحی بد و نتیجتا شکل نا متناسب قطعه نیز می تواند باعث ایجاد تنش (در خلال خشک شدن ) و نهایتا ایجاد ترک ( در هنگام خشک شدن و یا بعد از آن ) گردد.خشک نمودن سریع نیز می تواند باعث ایجاد ترک حتی در هنگام حمل و نقل گردد. بدیهی است که هیچ یک از این ترک ها را نمی توان به کمبود استحکام خشک نسبت داد. انقباض تر به خشک : در تولید فر آورده های سرامیک مهم ترین وظیفه آب در بدنه ایجاد ماده ای مناسب ( پودر, خمیر , یا دوغاب) جهت شکل دادن است.بعد از شکل یافتن فرآورده ها آب وظیفه خود را انجان داده و باید از فرآورده یا بدنه خام خارج شود.عمل خشک شدن عبارت است از خروج آب به وسیله تبخیر از بدنه خام. بدیهی است که خروج آب به معنی کاهش حجم و یا ابعاد فر آورده خام می باشد . اصطلاحا به کاهش ابعاد فرآورده های سرامیکی در این مرحله از تولید انقباض تر به خشک می گویند. انقباض همواره عامل ایجاد تنش و در نتیجه احتمال تغییر شکل و وقوع ترک در بدنه می باشد.از طرف دیگر انقباض زیاد باعث ایجاد تغییراتی در ابعاد قطعه گردیده و بنا براین در مواردی که ابعاد بسیار دقیقی برای قطعه مورد نیاز است انقباض تا حد امکان باید کاهش یابد.احتمال بروز چنین خطراتی باعث شده که مرحله خشک شدن در صنعت سرامیک به عنوان یکی از خطر ناکترین مراحل تولید معرفی گردد. ولی با این همه اگر چه مقدار زیاد انقباض تر به خشک مسئله ساز است ولی مقدار کم آن همیشه مورد نیاز و مطلوب بوده چرا که باعث سهولت در خروج فرآورده شکل یافته از قالب می گردد. بدیهی است که انقباض تر به خشک بستگی عمیقی به آب موجود در فرآورده های خام دارد ولی باید توجه داشت که آب های موجود در بدنه های خام به علت نقش و وظایف متفاوت انها در ساختمان بدنه رفتار یکسانی را در هنگام خشک شدن بروز نداده و تاثیرات آنها در انقباض تر به خشک متفاوت است. در هنگام خشک شدن فر آورده ها اگر چه آبهای خلل و فرج نیز خارج می گردند ولی در عمل همواره مقادیری از آنها در لا به لای ذرات رس باقی می مانند مگر اینکه بدنه خام در درجه حرارتی بیش از 0C120 خشک گردد.در مقیاس صنعتی معمولا بدنه های در درجه حرارتی پایین تر از 120 درجه خشک می گردند. بنا بر این همواره مقادیری از آب خلل و فرج در بدنه باقی مانده و این موضوع بدین معنی است که در حقیقت خشک شدن نهایی فرآورده ها در اولین مراحل پخت انجام می پذیرد. اصطلاح خشک شدن کامل به مرحله ای از روند خشک شدن اطلاق می گردد که آب خلل و فرج کاملا از بین رفته است.هنگامی که یک بدنه خام به طور کامل خشک گردیده بعد از خروج از خشک کن می تواند مجددا مقادیری آب موجود در هوا را که اصطلاحا به آن مقدار رطوبت تعادلی گفته می شود در خلل و فرج خود جذب کند.به طوری که تغییرات در مقدار آب خلل و فرج با انبساط و انقباض زیادی همراه نیست و بنا بر این این جذب رطوبت از هوا به وسیله بدنه کاملا خشک شده (اگر مقدار زیادی رس موجود باشد ) به طور معمول خطر ناک نیست. ولی با توجه به اینکه بعضی از بدنه های خام دارای مقادیر زیاد رس نیستند این عمل در فصول خاصی (معمولا پاییز و زمستان) و به خصوص در نواحی مرطوب می تواند باعث ایجاد تنش کششی و در نتیجه انبساط خشک به تر و نهایتا وقوع ترک در بدنه های خام, بعد از خروج از خشک کن گردد. در بسیاری موارد این ترک ها تا مرحله نهای تولید قابل تشخیص نبوده و فقط روی فرآورده های تولید شده لعابدار مشاهده می شوند. در چنین شرایطی افزایش استحکام تر به وسیله افزایش مقدار رس در بدنه های خام ( در صورت امکان ) و با تغییر در روند خشک شدن این مشکل را حل نمود. آب پلاستیسیته بر عکس آب خلل و فرج به سادگی در درجه حرارت های کمتر از 100 درجه تبخیر شده و این عمل با انقباض بسیار زیادی همراه است. بدنه هایی که داراری پلاستیسیته زیادی هستند مقدار آب پلاستیسیته نیز در آنها بیشتر است. بنا براین در هنگام خشک شدن نیز مقدار انقباض تر به خشک آنها بسیار زیاد بوده و این مورد نیز به عنوان یک قانون کلی وسیله دیگری جهت تعیین پلاستیسیته خمیرهاست.. خروج آب پلاستیسیته مهم ترین عامل در ایجاد انقباض تر به خشک و یا به طور کلی تنها عامل ایجاد انقباض تر به خشک است. روند آزمایش : پیش آزمایش : ساخت نمونه های استحکام و انقباض ابتدا 500 گرم از خاک که قبلا از طریق آزمایش پلاستیسیته عدد درصد آبکار پذیری آن را بدست آوردیم را در هاون می کوبیم و از الک رد می کنیم. سپس با ترازو توزین کرده و دقیقا 500 گرم را بر می داریم.با استفاده از درصد آبکار پذیری که از آزمایش پلاستیسیته برای خاکمان بدست آوردیم میزان آبی که باید به 500 گرم خاک اضافه کنیم تا یک گل مناسب از نظر شکل پذیری را به ما بدهد را بدست می آوریم. برای خاک کائولن سوپر زنور عدد درصد آبکار پذیری ففرکورن 36% بود. این به این معنی است که در هر 100 گرم خاک باید 36 گرم آب بریزیم تا حاصل گل شکل پذیر و خوب درآید . حال که ما 500 گرم خاک داریم باید 36 را در 5 ضرب کرده یعنی 180 گرم آب به آن اضافه کنیم و از آنجایی که چگالی آب یک است می توان با استفاده از استوانه مدرج 180 میلی لیتر آب را برداشت. حال گل را خوب ورز می دهیم تا کاملا یکدست شود و درون آن حباب باقی نماند.2 تا قالب نمونه داریم. یکی برای تست استحکام و یکی برای تست انقباض.قالب نمونه تست استحکام در داخل ذوذنقه ای شکل است. و قالب نمونه انقباض مربع شکل است. برای نمونه استحکام گل را از طرفی که عرض بیشتری دارد وارد می کنیم و خوب فشار می دهیم تا جای خالی در داخل نماند و باعث تضعیف استحکام نشود. تا آنجایی که می توانیم باید نمونه سالم و صافی را بدست بیاوریم. برای نمونه انقباض هم گل را داخل قالب کرده و برای بیرون آوردن قالب را از دو طوف می کشیم تا نمونه بیرون آید. حال قطر های مربع را با کاردک علامت زده و دهانه کولیس را به اندازه 4 سانتی متر باز می کنیم و روی قطر های مربع علامت می زنیم. برای تست استحکام 4 نمونه و برای تست انقباض 1 یا 2 نمونه درست می کنیم. انقباض: برای انقباض یک نمونه درست کردیم. بعد از اینکه داخل خشک کن قرار دادیم و کاملا خشک شد با کولیس فاصله بین دو علامت را که قبلا زدیم را اندازه گیری می کنیم. در این جا Ld یعنی طول خشک حاصل می شود. این نمونه را در کوره قرار داده تا پخت نیز انجام گیرد. بعد از پخت نیز فاصله ی علامت های روی دو فطر را اندازه گیری کرده و میانگین 2 عدد به ما Lf را که همان طول پخت است می دهد. حال با استفاده از روابط زیر انقباض را بدست می آوریم: Lw – Ld / L d=40 -39.15/39.15=2.2% = درصد انقباض خشک به تر Ld–Lf /Lf=39.15 – 38.56/38.56=1.5%=درصد انقباض پخت به خشک Lw–Lf/Lf=40-38.56/38.56=3.7%=درصد انقباض پخت به تر(درصد انقباض کلی) Lw = طول تر Ld = طول خشک Lf = طول پخت اندازه گیری استحکام به روش 3 نقطه: نمونه هایی که داریم 2 تا به صورت خشک و 2 تا به صورت پخته شده است . حال 3 نقطه را روی هر نمونه تعیین کرده و عرض بالایی و عرض پایینی و ارتفاع آن را با کولیس اندازه می گیریم. میانگین 3 تا عدد عرض بالایی و 3 تا عرض پایینی را گرفته و میانگین عرض بالایی و عرض پایینی به ما عرض کل را می دهد. میانگین 3 ارتفاع را نیز برای هر نمونه محاسبه می کنیم. حال با استفاده از دستگاه ابتدا یک فاصله تکیه گاه مثلا 100 میلی متر را تنظیم می کنیم و بعد نیرو را وارد کرده زمانی که نمونه ما شکست نیرو را به ما می دهد. حال با استفاده از روابط زیر استحکام خمشی را اندازه گیری می کنیم: 3 pL / 2 bh2 (N/mm2) = استحکام خمشی P = نیرو بر حسب نیوتون L = فاصله تکیه گاه mm b = عرض mm h = ارتفاع mm 3x106.75x100/2x22.45x(16.1)2=2.75=استحکام خمشی نمونه پخته1 3x79.99x100/ 2x21.95x(16.2)2=2.08=استحکام خمشی نمونه پخته 2 3x29.68x100/2x 22.6x(16.4)2=0.73=استحکام خمشی نمونه خشک 3 3x42.06x100/2x22.5x(16.7)2=1.01 =استحکام خمشی نمونه خشک 4 میانگین اعداد به دست آمده: 0.87 = استحکام خام 2.415 = استحکام پخت بحث و نتیجه گیری : گروه نام خاک درصدانقباض خشک درصد انقباض تر درصدانقباض کلی استحکام خام استحکام پخت 1 بالکی 0.25 4.01 4.25 0.135 0.225 2 کائولن زنوز 8 7.28 14.25 1.41 0.23 3 کائولن سوپرزنوز 2.2 1.5 3.7 0.87 2.415 4 بالکی 3.75 3.11 6.75 0.095 0.155 5 کائولن زدلیتس 2.75 1.54 4.29 0.96 2.21 با توجه به اعداد بالا و همچنین با توجه به تئوری آزمایش و اعداد آزمایش پلاستیسیته معلوم می شود که هر چه پلاستیسیته خاک بیشتر باشد استحکام آن نیز بیشتر است. همانطور که در تئوری ذکر شد عوامل موثر در استحکام شامل عوامل موثر در پلاستیسیه نیز می شود. در مورد انقباض نیز هرچه درصد آبکار پذیری بیشتر باشد در هنگام خشک و پخت نیز آب بیشتری خارج شده و انقباض بیشتر می شود. خطاها: خطاهای ساخت نمونه: اول از همه خطا هنگامی که آب پلاستیسیته را از آزمایش قبل به دست آوردیم اگر عدد پلاستیسیته دارای خطا باشد گل خوبی به ما نمی دهد و نمی توان نمونه خوبی ساخت. هنگام ساخت نمونه اگر با دقت نمونه را نسازیم و نمونه دارای حفره یا ترک باشد یا صاف نباشد و حالت خمیده به خود بگیرد همه ی اینها باعث ایجاد خطا می شود. خطاهای آزمایش: اگر قطر را با کولیس دقیق اندازه نگیریم و همین طور خطای خود کولیس. اگر هنگام اندازه گیری قطر بخشی از خاک خراشیده شود اندازه ها دارای خطا می شود. همین طور در اندازه گیری ارتفاع و عرض نمونه های استحکام ممکن است خطا ایجاد شود. خطای دستگاه اندازه گیری استحکام. کتاب تکنولوژی سرامیک های ظریف ( افسون رحیمی – مهران متین )

هدف ازمایش: به دست اوردن درصد مانده روی الک و رسم نمودار ان و نوع توزیع ذرات در خاک مورد نظر . وسایل مورد نیاز: الک با شماره مش های 20 -30-40-50-70 .ترازو خاک(کاربید سدیم). روند ازمایش: ابتدا 400 گرم از خاک مورد نظر را وزن میکنیم وان را روی الک با سوراخ های بزرگ تر میریزیم تا زمانی الک میکنیم که دیگر خاکی از الک عبور نکند .(حدود 5-3 دقیقه) قسمتی که روی الک مانده را وزن میکنیم وعدد مربوط به ان را یادداشت میکنیم سپس با قسمت خاک زیر الک ادامه ازمایش را با الک های ریزتر انجام میدهیم. E M = _____% G %M . در صد مانده روی الک E . وزن مانده روی الک G. وزن کل خاک اعداد به دست امده از ازمایش: شماره الک وزن مانده روی الک درصد مانده روی الک 20 88/16 %22/4 30 89/61 %47/15 40 19/300 %04/75 50 89/13 %47/3 70 73/3 %93/0 وزن زیر الک اخر =85/1 در صد = %46/0 نتیجه گیری: دانه بندی تر برای خاک های غیر پلاستیک و دانه ریز مناسب است ولی دانه بندی خشک برای تمام خاک ها کاربرد دارد . به طور کلی دانه بندی با تخلخل رابطه عکس دارد یعنی هر چه تخلخل بیشتر باشد دانه بندی ریز تر خواهد بود. بر اساس نتایج بدست امده وبه طور مشخص در نمودار رسم شده بیشترین رنج دانه بندی در مش 40 و30 بوده و کمترین ان در رنج 70 است . خطاهای ازمایش: 1.خطای ترازو 2.مقداری از خاک در سوراخ های الک ها گیر میکند و عملآ در محاسبه حذف میشود. 3.ممکن است زودتر از اینکه تمام خاکی که میتواند از الک عبور کند مرحله بعد را شروع کنیم. 4.در مرحله وزن کردن ممکن است مقداری خاک به اطراف ترازو بریزد و باعث ایجاد خطا گردد.

پرس تک محوری پودر های رسی و غیر رسی به صورت قرص وسایل آزمایش : پودر بدنه رسی آماده شده در آزمایش قبل , پودر غیر رسی (مانند آلومینا ) , قالب فولادی , دستگاه پرس هیدرولیک , هاون , ترازو با دقت 0.01 , کولیس , الک , روغن بزرک , آب , الک روند آزمایش : ابتدا قطعه ساخته شده در ازمایش قبل را در هاون کوبیده و از الک 50 مش عبور می دهیم. حدود 30 گرم خاک احتیاج داریم. سپس باید به این خاک 7% آب اضافه کنیم . برای 30 گرم خاک با یک تناسب می فهمیم که باید 2.1 گرم آب اضافه کنیم. هنگامی که آب را اضافه کردیم دوباره آنرا در هاون ریخته و می کوبیم تا آب در همه ی قسمت های خاک پخش شود و مرطوب گردد. حال دوباره از الک 50 مش عبور می دهیم تا دانه بندی ها ی آن یکنواخت شود. در این حالت گرانول هایی داریم که ذرات کنگره دار به صورت ذرات کروی در این گرانول ها در آمده اند. قالبی داریم که از 3 قطعه تشکیل شده است.یک استوانه تو خالی و 2 پانچ دارد.یکی پانچ بالا و دیگری پانچ پایین. ابتدا همه ی قسمت های داخلی قالب را توسط روغن بزرک چرب می کنیم. حال پانچ پایین را قرار داده و استوانه تو خالی را روی آن قرار می دهیم. و گرانول ها را داخل قالب می ریزیم. و پانچ بالایی را روی آن قرار می دهیم. حال باید قالب را در مرکز دستگاه پرس قرار دهیم و پرس را در 2 مرحله انجام دهیم.برای جلوگیری از حبس هوا ابتدا نیمی از فشار را به مدت 5 ثانیه وارد کرده و پس از آزاد سازی فشار نهایی را اعمال می کنیم.پس از خارج کردن قطعه ارتفاع آنرا از 4 نقطه اندازه می گیریم.و همین طور قطر آنرا نیز توسط کولیس اندازه گیری می کنیم . حال باید قطعه را وزن کنیم . وزن قطعه = 29.29 29.29 / x = 32.1 / 30 طبق محاسبات بالا 27.4 گرم پودر به صورت خالص داشتیم ( با کسر وزن آب) همچنین فشاری که به قطعه هنگام پرس وارد می شود باید محاسبه گردد . چون فشاری که داریم روی قطعه ابتدا به قطعه ای با قطر بزرگ تر وارد می شود و سپس به قطعه منتقل می گردد. F1 = P1¬ . A1 P2 = F1 / A2 = P1 . A1 / A2 = P1 ( d1¬ / d2 )¬¬¬¬ 2 ¬¬¬¬¬¬¬¬ Log ρ = ρ0 + K log p نمودار بالا 3 قسمت دارد: قسمت اول که ابتدای نمودار است قسمتی است که گرانول ها فقط کمی لغزش پیدا کرده و کمی تغییر شکل می دهند. قسمت دوم که دارای شیب زیادی است ناحیه ای است که فشار بیشتر شده و گرانول ها می شکنند. و تخلخل بین گرانوله ای پر می شود. قسمت سوم خود دانه های داخل گرانول روی هم می لغزند و تغییر فرم می دهند. قسمت دوم مهم ترین قسمت است و بیشترین تراکم رخ می دهد. فشار وارده در این قسمت حدود 50 الی 100 پاسگال است. محاسبات: P = 5 . 106 .( 75 / 51 )2 شعاع بزرگ = 75 = d1 d 2 = 51 p = 0.1081 . 106 log p = 7.03 log ρ = 3.28 با توجه به نمودار بالا : K = 0.4055 3.33 – 0.4055 . 7.03 = 0.5142 = ρ0 نتایج سایر گروه ها : دانسیته قطعه خشک وزن قطعه مرطوب ارتفاع نمونه قطر قالب فشار روی نمونه فشار گروه 51.42 28.84 7.8 50.8 6.54 30 1 47.9 29.29 6.7 51 10.81 50 2 44.1 28.61 7 51 11.16 60 3 40.4 31.5 7 51 17.3 80 4 34.4 28.4 7 50.9 19.54 90 5

اندازه گیری PH خاکها به وسیله کاغذ PH و PH متر وسایل آزمایش: 30 گرم خاک _ 50 الی 60 سی سی آب مقطر _ شیشه مربا _ قاشق _ دستمال_ کاغذ PH _ PH متر خاک مورد آزمایش : آلومینا تئوری آزمایش : Soil PH : the soil PH measures active soil acidity or alkalinity. A PH of 7 is neutral. Values lower than 7.00 are acid. Values higher than 7.00 are alkaline. Usualy the most desirable PH range for mineral soils is 6.00 to 7.00 & for organic soil 5.00 to 5.50 . Factors affecting the measurement of soil PH: Because the soil PH measure varies widely with the method of preparation of given soil , the details of the preparation procedure must be carefully specified with any soil PH data. In the preparation of the soil system , the principal variables that affect the PH measurement are the soil water content used , drying of the soil sample in the preparation , the content of soluble salts , the content of co2 as influenced by season or drying , the amount of grinding given the soil < and the field variation from core to core. ( which is the best handled by composite sampling ) _ measurement of the PH samples direchy in the field moist condition maybe considered the most valil in the existing soil biological environment. _ measurement of air-dried soil samples is the most convenient & generally used, & perhaps could be considered the standard procedure. There is reason to believe that certain soil chemical reaction are hastened by the drying process & that dried samples are therefore more nearly at equilibrium . wether dried or field moist samples were employed for the soil PH . Determination should be stated with the tabulated data. Effect of soil water content : In general , the more dilute the soil suspension , the higher soil PH value found , whether the soil is acid or alkaline. The rise in soil PH with dilution , from the sticky points to a soil : water ratio of 1:10 is usually of the order of 0.2 to 0.5 PH unit , but maybe 1 or 2 PH units incertain neutral & alkaline soils. Since the soil is near field condition , use of such moisture contents sometimes been advocated. روند آزمایش: 30 گرم خاک را در شیشه مربا ریخته و حدود 50 الی 60 سی سی آب مقطر به آن اضافه می کنیم و با قاشق هم می زنیم تا دوغاب یکنواختی حاصل شود. _ می توان به خاک بنتونیت و خاکهایی که پلاستیسیته بالای دارند و در نتیجه جذب آب بالایی دارند مقدار آب بیشتری اضافه کرد. _ آب مقطر به این دلیل که در آب شهری ممکن است املاح موجب شود که PH آب دقیقا برابر 7 نباشد و آب اسید باشد. و این موضوع باعث این می شود که PH خاک دقیق محاسبه نشود. _ خاکهای غیر رسی ته نشین می شوند در نتیجه باید تا زمانی که می خواهیم PH را اندازه گیری کنیم به هم زدن ادامه دهیم. اندازه گیری PH با کاغذ PH : کاغذ PH را داخل دوغاب کرده و بیرون می آوریم و مدتی صبر می کنیم تا کاغذ PH تغییر رنگ دهد. حالا 4 رنگ حاصل شده که هر کدام را با نمودار روی جعبه کاغذ PH تطبیق دهیم به ما PH را می گوید. 4 رنگ برای دقت بیشتر است. اندازه گیری PH با PH متر: دستگاه PH متر یک روش دقیق برای اندازه گیری PH است. برای استفاده از دستگاه ابتدا باید دستگاه را به طریق زیر کالیبره (تنظیم) کرد تا خطای اندازه گیری دستگاه به صفرمیل کند. ابتدا دستگاه را روی دما گذاشته و دمای آزمایشگاه که توسط دماسنج آزمایشگاه اندازه گیری شده را برای دستگاه تعیین می کنیم. حال دستگاه را روی PH قرار می دهیم. 3 محلول استاندارد که از قبل تهیه شده را داریم. سنسور دستگاه که سر شیشه ای آن می باشد را داخل محلول استاندارد قرار می دهیم و دکمه کالیبر را طبق PH محلول استاندارد تنظیم می کنیم. بار دیگر سنسور را داخل محلول استاندارد با PH دیگری قرار داده و این بار با دکمه slop طبق PH محلول دستگاه را تنظیم می کنیم. البته این نکته باید ذکر شود که هر بار که سنسور را از محلولی بیرون می آوریم باید آنرا با آب مقطر بشوییم و با دستمال کامل خشک کنیم. مهم ترین قسمت دستگاه PH متر سنسور شیشه ای آن است که برای محافظت آنرا در داخل محلول KCL نگه می داریم. بحث و نتیجه گیری : گروه خاک PH با کاغذ PH PH با PH متر 1 2 3 آلومینا 10 9.89 4 PH در مواقعی کاربرد دارد که با دستگاه هایی کار می کنیم که بدنه های آنها حساس است و باید PH خاکهای مورد استفاده را بدانیم. مثلا یک سری خاکها اسیدی هستند و اگر بدنه دستگاه از فلز حلال در اسید باشد نمی توان از این نوع خاک در این دستگاه استفاده کرد. و همچنین برای ظروفی که در داخل آن دوغاب درست می کنیم نیز این نکته می تواند حائز اهمیت باشد. خطا های آزمایش : خطای چشم در تعیین رنگ کاغذ PH خطای ایجاد شده توسط آب در صورتی که آب مقطر نباشد یا PH آب خنثی نباشد. خطای دستگاه PH متر مخصوصا در صورتی که خوب کالیبره نشده باشد. خطای دوغاب در مواقعی که ته نشین می شود . در این حالت ممکن است قسمت های مختلف PH های مختلف داشته باشد. ( اگر دوغاب را خوب هم نزنیم و همگن نشود و یا خاک و آب از هم جدا شوند.) منابع : www.ebook.ir www.wikipedia.com www.google.com

مواد لازم جهت ازمایش: خشک کن-انبر-شیشه مربا-خاک(کربنات کلسیم)-ترازو با دقت یک صدم گرم-دسیکاتور. دسیکاتور: هدف ازمایش: در این ازمایش باید بتوانیم میزان خاکی را که برای دسترسی به میزان مشخصی خاک خشک مورد نیاز با توجه به درصد رطوبت خاک تعیین کرده و از صرف زمان و هزینه اضافی بکاهیم. "اندازه گیری رطوبت خاک" در اندازه گيري رطوبت توسط دستگاه نوترون متر لازم است ابتدا دستگاه را واسنجي نمود . البته دستگاهها در كارخانه سازنده واسنجي مي شوند ولي بهتر آن خواهد بود كه با توجه به نوع خاك منطقه دستگاه را تنظيم نموده و رابطه بين درصد رطوبت و تعداد نبضهاي اندازه گيري شده در هر دقيقه را به صورت منحني يا معادله به دست آورد . براي اين منظور در هر اندازه گيري ابتدا تعداد تپ هاي الكتريكي قرائت شده و سپس از منطقه كره تاثير نمونه خاك را برداشت كرده و به روش جرمي رطوبت آن سنجيده مي شود . پس از چندين اندازه گيري در رطوبت هاي مختلف امكان به دست آوردن معادله يا منحني واسنجي وجود خواهد داشت . منحني واسنجي دستگاه نوترون متر غالبا به شكل خط مستقيم مي باشد كه معادله آن به صورت زير است . معمولا قرائت استاندارد در همان محل اندازه گيري و در وضعيتي كه ميله نوترون متر هنوز از داخل محفظه خود خارج نشده است به دست مي آيد . بدين ترتيب كه با روشن كردن دستگاه و انجام شمارش در همان دوره زماني استاندارد يك دقيقه صورت گرفته و عدد به دست آمده به عنوان شمارش استاندارد در نظر گرفته مي شود . توصيه مي شود قرائت استاندارد ، يك بار قبل از آزمايش و بار ديگر پس از آزمايش تعيين و ميانگين آنها در محاسبات لحاظ شود . پس از به دست آوردن قرائت استاندارد ميله از داخل دستگاه بيرون آورده شده و در داخل خاك در موقعيت مورد نظر ، شمارش نوتروني صورت مي گيرد ... با توجه به آنچه گفته شد ملاحظه مي شود كه دستگاه نوترون متر از نظر سرعت كار بر ساير روشها ارجحيت دارد ولي نبايد از نظر دور داشت كه گران بودن دستگاه خطرات احتمالي ناشي از نشت تابشهاي راديواكتيو از معايبي است كه بر اين روش گرفته مي شود . از نظر حفاظتي ميله دستگاه كه چشمه راديواكتيو در آن قرار دارد در وضعيت معمولي در داخل محفظه پر از پارافين قرار مي گيرد و لذا خطرات نشت تابش از آن بسيار اندك است . البته اين امر خود باعث سنگيني دستگاه مي شود كه يكي ديگر از معايب آن به شمار مي رود . دستگاه تابش گاما : يكي ديگر از روشهاي تابشي براي تعيين رطوبت خاك استفاده از دستگاههايي است كه تابش گاما را به داخل خاك گسيل مي دهد . اگر نمونه اي از خاك را انتخاب و از يك طرف تابش گاما وارد آن كنيم ، خاك باعث مي شود كه از شدت تابش كاسته شود . اگر در طرف ديگر نمونه شدت تابش را اندازه گيري كنيم ملاحظه خواهد شد كه از مقدار آن كاسته شده است . كاهش شدت تابش بستگي به دانسيته و رطوبت خاك و فاصله اي دارد كه تابش در خاك طي مي كند دارد و اگر دانسيته خاك ثابت باقي بماند مي توان گفت كه تغييرات شدت تابش بستگي به رطوبت خاك دارد . از مزاياي روش رطوبت سنجي با تابش گاما اين است كه بر خلاف روش نوتروني كه در آن متوسط رطوبت خاك در حجم كره اي به شعاع تقريبي 20 سانتي متر اندازه گيري مي شد ، با اين روش مي توان رطوبت را در هر مقطعي از خاك تعيين كرد . البته اين روش بيشتر در كارهاي تحقيقاتي استفاده شده و كاربرد آن در كارهاي صحرايي كم است. در روش رطوبت سنجي گاما معمولا از يك چشمه راديواكتيو 25 ميلي كوري سزيوم 137 استفاده مي شود كه انرژي آن كم و در حدود 661/0 ميليون الكترون ولت است . چشمه راديواكتيو در داخل محفظه سربي قرار گرفته است تا در حالت عادي خطرات ناشي از آن به حداقل برسد . پس از آنكه تابشهاي توليد شده توسط چشمه از داخل خاك عبور كرد در طرف ديگر به وسيله حساس تابشهاي مستهلك شده را دريافت و ثبت مي نمايد . بلوك گچي - يكي ديگر از روشهاي ساده براي اندازه گيري رطوبت خاك: بلوك گچي : يكي ديگر از روشهاي ساده براي اندازه گيري رطوبت خاك استفاده از قالب يا بلوكهاي گچي است كه به نام بلوكهاي مقاومت نيز معروفند . براي ساختن بلوك گچي قالب مكعبي شكل به ابعاد 5/1*3*4 سانتي متر را تهيه كنيد ، سپس دو قطعه تور سيمي از فولاد ضد زنگ به ابعاد 2*1 سانتي متر انتخاب كرده و به هر كدام يك سيم را لحيم كنيد . اين صفحات را كه الكترود مي ناميم به فاصله كمي از هم به طور موازي در داخل قالب قرار دهيد و با قاب يا بست پلاستيك آنها را محكم كنيد . پس از آماده شدن قالب و الكترودها گچ دندان پزشكي را به نسبت 1 به 1 با آب مقطر مخلوط كرده و خوب به هم زده و آن را يك دفعه اما به آرامي داخل قالب بريزد . با ضربه زدن به قالب سعي كنيد هواي محبوس شده را خارج كنيد . پس از آن گچ به اندازه كافي سفت شده و مي توان آن را از قالب خارج كرد . بلوكها را حداقل به مدت يك شبانه روز در سايه خشك كنيد آنگاه آنها را داخل آب قرار دهيد تا به مدت 5/0 ساعت اشباع شوند و در همين وضعيت مقاومت دو سر الكترود را با دستگاه مقاومت سنج اندازه گيري كنيد ، اگر عدد قرائت شده در بعضي از بلوكها از 5 درصد متوسط قرائت ها تجاوز كرد از آنها استفاده نكنيد . بلوكهاي آماده شده را داخل خاك گلدان قرار داده و پس از آبياري مقاومت را در زمانهاي مختلف اندازه گيري كرده و همزمان با برداشت نمونه رطوبت خاك را به دست آوريد . با رسم منحني تغييرات مقاومت بلوك و درصد رطوبت خاك بلوكها واسنجي مي شوند . حال اگر اين بلوكها را در خاك نصب كنيم كافي است فقط مقاومت را اندازه گيري كرده و از روي اين منحني ها مي توان درصد رطوبت خاك را به دست آورد . در هنگام آزمايش بلوكهاي گچي پس از آنكه آنها را داخل آب قرار داديد تفاوت قرائت بلوكها نبايد از 50 اهم بيشتر باشد . در اينصورت بلوكها يكنواخت نخواهد بود . اگر قرائت بلوكها در داخل آب همگي صفر باشند ايده آل است اما اگر قرائت ها اعدادي تا حدود 400 اهم را نشان دهند باز هم مي توان با اعمال ضريب اصلاحي از آنها استفاده كرد ولي اگر قرائت بلوك در آب بسيار زياد بود حتما توصيه مي شود كه از آن استفاده نشود . در حد ظرفيت زراعي بايد قرائت بلوك حدود 500 تا 600 و در حد پژمردگي 50000 تا 75000 اهم باشد . البته بلوك گچي بايد قادر باشد تا مقاومت 1000000 و 200000 اهم را هم اندازه گيري كند . براي جلوگيري از پلاريزه شدن الكترودها و امكان بروز اشتباه در اندازه گيري رطوبت توصيه مي شود از مقاومت سنجهايي استفاده شود كه در آنها جريان برق مستقيم باطري به جريان متناوب تبديل مي شود . براي اين منظور معمولا مقاومت سنج هاي 1000 سيكلي به كار برده مي شود ، زيرا با انجام اين كار از عمل قطبي شدن جلوگيري شده و در اندازه گيريها كمتر اشتباه بروز مي كند . مهمترين مزيت بلوكهاي گچي علاوه بر سرعت اندازه گيري درجه دقت آنها در رطوبت هاي كم است . علاوه بر اين بلوكها ارزان بوده و مي توان تعداد زيادي از آنها را با هزينه كم در داخل خاك نصب كرد . بزرگترين مشكل در بلوكهاي گچي حساسيت آنها به شوري محلول خاك است . وجود نمك در آب باعث مي شود كه هدايت الكتريكي بلوك افزايش يافته و اين امر باعث اشتباه در تخمين رطوبت گردد . زيرا اساس اندازه گيري رطوبت با بلوك گچي اين است كه وقتي يك بلوك خشك در خاك قرار مي گيرد به دليل خشك بودن بلوك هدايت الكتريكي بين دو سر الكترود صفر يا بسيار اندك است . اما چون بلوك از گچ با دانه هاي ريز درست شده است بلافاصله به لحاظ پتانسيلي با خاك تبادل رطوبت كرده و از اين نظر با آن متعادل مي شود . جذب آب توسط بلوك باعث افزايش هدايت الكتريكي مي شود . حال اگر خاك شور باشد آبي كه جذب بلوك مي شود حاوي نمك بوده و لذا هدايت الكتريكي بيشتر افزايش مي يابد . به طوريكه در دو خاك مشابه با رطوبت يكسان ، اگر يكي شور بود و ديگري شور نباشد ، عدد قرائت شده با بلوك يكسان نخواهد بود . با توجه به نياز تعادل پتانسيلي بين بلوك و خاك لازم است كه پس از نصب بلوك به مدت چندين ساعت صبر كرد تا اين تعادل برقرار شود . براي اين منظور بلوكها قبل از آبياري در خاك قرار داده مي شوند و معمولا در تمام فصل رشد در خاك باقي مانده و فقط سيمهاي متصل شده به الكترودها از خاك خارج مي باشد كه در موقع اندازه گيري به دو سر مقاومت سنج وصل شوند . گرچه در خاكهاي معمولي بلوك مي تواند تا 5 سال مورد استفاده واقع شود ولي در خاكهاي شور يا آلي و خاكهاي مرطوب بيش از يك سال عمر نخواهند كرد . در استفاده از بلوكهاي گچي توصيه مي شود فاصله آنها از يكديگر در خاك كمتر از 30 سانتي متر نباشد بلوكها نسبت به درجه حرارت حساس بوده و در هنگام واسنجي آنها بايد مساله در نظر گرفته شود . پيزومتر : براي اندازه گيري پتانسيل فشاري در خاك معمولا از لوله هاي پيزومتر استفاده مي شود . پيزومتر يك لوله ساده است كه دو سر آن باز مي باشد . اگر يك سر لوله را در خاك و نقطه مورد نظر قرار دهيم در صورت وجود پتانسيل فشاري آب در لوله بالا خواهد آمد . ارتفاعي كه آب در لوله بالا مي آيد برابر پتانسيل فشاري در آن نقطه است روند ازمایش : ابتدا شیشه مربایی را کامل می شوییم و خشک کرده سپس داخل خشک کن گذاشته بعد از انکه کامل خشک شد با انبر (به دلیل عدم انتقال رطوبت )از خشک کن خارج کرده با ترازو ان را وزن میکنیم.(وزن شیشه15/204) بعد از وزن کردن شیشه ان را داخل دسیکاتور قرار داده تا رطوبت جذب شده در این فاصله توسط دسیکاتور گرفته شود. 50 گرم خاک مورد نظر را در شیشه ریخته (21/50) وان را به مدت حداقل 24 ساعت در دمای 90 الی 110 درجه حرارت میدهیم. (برای نمونه ما زمان حدود 24 ساعت ودما 110 درجه بود) بعد از طی این مدت دوباره شیشه و خاک محتوی ان را وزن میکنیم. (35/254) حال با استفاده از رابطه زیر درصد رطوبت خاک را محاسبه میکنیم: W3 – W2 درصد رطوبت بر مبنای خشک: ____________ * 100 W3-W1 MD% = 0/0199 W3 – W2 درصد رطوبت بر مبنای تر : ____________ * 100 W2- W1 Mw% = 0/0199 اشتباهات معمول: بر اساس Rolling and Rollings (1996): اشتباهات معمول آزمايشگاهي در مورد آزمايش درصد رطوبت بشرح زير است: 1- استفاده از ترازوي كاليبره نشده يا بد كاليبره شده. 2- از دست رفتن خاك بين وزن کردن اوليه و ثانويه. 3- از دست رفتن رطوبت نمونه قبل از وزن کردن اوليه. 4- اضافه شدن رطوبت به نمونه پس از خشك كردن و قبل از وزن کردن ثانويه. 5- دماي نامناسب ظرف، نمونه خيلي كوچك يا وزن غلط ظرف. 6- خارج نمودن نمونه ازظرف قبل از دستيابي به وزن خشك ثابت. 7- وزن کردن نمونه هنگاميكه هنوز داغ است (براي ترازوهاي حساس به دما). اشتباه معمول ديگر لبريز كردن ظرف با نمونه‌ خاك است. در چنين شرايطي جريان هوا محدود شده و احتمال اينكه نمونه‌بطور كامل خشك نشوند وجود دارد بحث ونتیجه گیری : نتایج به دست امده از سایر گروه ها به شرح زیر است: نام خاک MD Mw گروه 1 بنتونیت 3/33% 3/22% گروه2 کائولن تاکستان 0/5% 0/5% گروه3 کربنات کلسیم 0/02% 0/02% گروه4 دولومیت 1/7% 1/7% مقدار درصد رطوبت خاك غالباً‌ بر حسب نزديكترين 1/0 يا 1 درصد بيان مي‏شود. درصد رطوبت خاك مي‌تواند بين 0 تا 1200 درصد متغير باشد. درصد رطوبت صفر بيانگر يك خاك خشك است. نمونه‌اي از يك خاك خشك، شن يا ماسه تميز در شرايط آب و هوايي بسيار گرم است. خاكهاي آلي بيشترين درصد رطوبت را دارند. بر اساس دسته بندی خاک ها از نظر پلاستیک و غیر پلاستیک بودن میتوان نتیجه گرفت که: خاکهای پلاستیک مانند بنتونیت درصد رطوبت بالاتری دارند و جذب رطوبت انها بالا ست. اثرات دما چنانكه قبلاً ذكرگردید، دمای استاندارد جهت خشك نمودن خاك 110 درجه سانتیگراد می‌باشد . جامدات محلول بسیاری از خاكها حاوی جامدات محلول می‌باشند. برای مثال در مورد خاكهای واقع در كف اقیانوس، آب بین ذرات جامد خاك احتمالاً‌ دارای همان غلظت نمك آب دریا خواهد بود. مثال دیگر وجود كاتیونهای متمایل به سطوح ذرات رسی می‌باشد. بهنگام خشك كردن خاك، این كانیها و یونهای محلول، جزیی از جرم جامدات می‌شوند. درمورد اغلب خاكها این اثر، حداقل تغییرات را در درصد رطوبت ایجاد می‏كند. منابع و ماخذ: 1. كاربرد روش چهار الكترودي براي اندازه گيري غير مستقيم رطوبت خاك, /نويسنده : ميكائيل يوسف زاده فرد، سعيد اسلامي. 2. دانشگاه تبريز، دانشكده فني، مجله, دوره : -، شماره : 21، پاييز و زمستان 1377، ص. 89 تـا 97 3.گروه علمی تحقیقاتی ارکیده توسط سمانه شیرین منش.

اندازه گیری پرت حرارتی خاک به منظور به دست اوردن میزان ناخالصی های خاک از جمله مواد فرار اسیدها سوختن مواد الی همراه ان ودگرگونی ساختار کریستالی. وسایل مورد نیاز: خاک خشک شده در دمای 100 تا 110 (دولومیت) – بوته چینی - کوره با حرارت 1050-گچ نسوز – انبر – دسیکاتور . در این دما از بوته های دیر گداز. چینی ویا شامورتی میتوان استفاده کرد. روند ازمایش: ابتدا بوته چینی را با مقداری گچ نسوزنشانه گذاری میکنیم وبعد بوته را با ترازو یک صدم گرم وزن می کنیم (14/91). بعد خاک خشک شده را به مقدار (03/10)گرم به بوته اضافه می کنیم وانرا داخل دسیکاتور می گذاریم. سپس انرا به مدت یک ساعت در کوره با دمای 1050 قرار داده و بعد انرا مجدد وزن می کنیم.( 69/96 ) از رابطه زیر پرن حرارتی را حساب می کنیم: W2 –w3 100 * ______________ = L.O.I W2 – W1 101/17 - 96/69 1 ____________ * 100 = 44/67 101/17-91/14 نتایج ازمایش گروه های مختلف: شماره گروه نام خاک %پرت حرارتی L.O.I 1 کائولن تاکستان 8/3 2 کربنات کلسیم 10/41 3 دولومیت 67/44 4 بنتونیت 8/29 بحث و نتیجه گیری : در نتایج به دست امده از گروه هامشخص میشود که خاک دولومیت نسبت به دیگر خاک ها در ساختارش دارای مقدار بیشتری از موادی است که با حرارت دادن از بین میروند و کائولن ها دارای مقدار کمی مواد الی وکربنات و .... در ساختار خود می باشد بنابراین پرت حرارتی انها کم تر است. در مجموع خاک هایی که در ساختار خود مواد الی .سولفات. .کربنات و اب ساختاری و....بیشتری دارد پرت حرارتی بالاتری نیز دارد.

اندازه گیری استحکام خمشی و انقباض در دو حالت خشک شده و پخته شده. وسایل آزمایش: 500 گرم خاک _ 180 گرم آب _ الک _ هاون _ قاشق _ لگن _ استوانه مدرج _ ترازو _ کاردک _ قالب های نمونه های استحکام و انقباض _ کمی روغن _ کولیس _ دستگاه وارد کننده نیرو _ کوره _ خشک کن خاک مورد آزمایش : کائولن سوپر زنور تئوری آزمایش : استحکام خشک : منظور از استحکام خشک , استحکام مواد بعد از شکل گیری و خشک شدن و قبل از پخت می باشد. اهمیت استحکام خشک بدنه های خام هنگامی مشخص می شود که به مراحل بعدی تولید ( پس از خشک شدن فرآورده ها) توجه شود. بدنه های خام پس از خشک شدن و یا در خلال آن باید پرداخت شده , احتمالا به یکدیگر چسبانده شده ( به عنوان مثال دسته و بدنه فنجان) و به نقاط دیگر حمل گردند. تمامی این اقدامات به معنی اعمال تنش به بدنه خام است. بنا بر این بدیهی است که بدنه خام باید دارای استحکام کافی جهت تحمل تنش های وارده باشد. استحکام خشک مانند پلاستیسیته بستگی عمیقی به وجود خصوصیات ذرات کلوئیدی دارد. بنا بر این عوامل موثر در استحکام همان عوامل موثر در پلاستیسیته است که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: هنگامی که اندازه ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه, بسیار ریز و در عین حال حدودا یکسان باشد بدیهی است که به علت ابعاد بسیار ریز ذرات, مقدار پلاستیسیته و همچنین استحکام بسیار زیاد خواهد بود.مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن نیز یکی دیگر از عوامل ایجاد کننده و موثر در پلاستیسیته می باشد.مولکولهای مایعات قطبی در سطح ذرات رس جذب گردیده و بدین وسیله باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می گردد. پس اختلاط با مایعات قطبی باعث ایجاد پلاستیسیته در خمیر می گردد. در حالی که مایعات غیر قطبی مانند بنزن هیچ نوع پلاستیسیته ای به وجود نخواهند آورد. به هر حال پلاستیسیته حاصل از هیچ مایعی قابل مقایسه با پلاستیسیته حاصل از آب نیست. از مسائل مهم دیگر تاثیر فشار در میزان آب پلاستیسیته است.با افزایش فشار می توان پلاستیسیته یکسانی با مقدار آب کمتر به دست آورد.در صنعت سرامیک از این قانون به طور وسیع استفاده می شود. از دیگر عوامل موثر در پلاستیسیته شکل ذرات است.مثلا ذرات رس به طور کلی دارای شکل پهنی بوده و اصطلاحا بشقابی هستند و این شکل خاص باعث ایجاد سهولت در لغزش ذرات بر روی یکدیگر و ایجاد پلاستیسیته بالا می گردد. دسته ای از مواد آلی ایجاد کننده پلاستیسیته, ژلهای کلوئیدی ناشی از عمل باکتری ها هستند. این مورد یکی از دلایل افزایش پلاستیسیته و در نتیجه انبار کردن خمیر است. در این شرایط خمیر بدنه بر اثر فعالیت های باکتری ها اصطلاحا ترش شده و ژل های کلوئیدی به و جود می آیند. این توضیحات به طور خلاصه این قانون کلی را بیان می کند که پلاستیسیه بیشتر به معنی استحکام خشک بیشتر است. ضمنا باید توجه داشت که جایگزینی H+ به وسیله Na+ باعث افزایش قابل ملاحظه استحکام خشک می گردد و این نکته ای است که در بسیاری موارد می تواند باعث ایجاد خطا در اندازه گیری پلاستیسیته گردد.در این مورد افزایش استحکام خشک به دلیل تغییر در بافت ذرات رس و نتیجتا افزایش تراکم بدنه خام است. جدول زیر تاثیر یون های مختلف را بر تخلخل نمونه و نتیجتا استحکام خشک نشان می دهد. dried transverse strength( Ib/in2 ) Porosity after drying ( % ) Drying shrinkage(%) Forming water ( % ) 1275 26.1 14.0 21.2 Raw clay 1150 28.2 15.5 22.3 H_ clay 1250 26.3 12.4 19.7 Ca _ clay 1410 24.6 11.0 18.6 Na _ clay قبل از اینکه در مورد اندازه گیری استحکام خشک بحث شود باید اشاراه گردد که جهت حد اقل استحکام مورد نیاز یک بدنه خام , مقدار مشخصی نمی تواند ارائه گردد.چرا که این مورد بستگی زیاد به شکل و ضخامت قطعه و نیز چگونگی حمل و نقل آن دارد.از جمله اخیر می توان این نتیجه گیری را نیز نمود که کلیه ترک ها و شکست های بدنه خام را نمی توان ناشی از کمبود استحکام خشک دانست , بلکه طراحی بد و نتیجتا شکل نا متناسب قطعه نیز می تواند باعث ایجاد تنش (در خلال خشک شدن ) و نهایتا ایجاد ترک ( در هنگام خشک شدن و یا بعد از آن ) گردد.خشک نمودن سریع نیز می تواند باعث ایجاد ترک حتی در هنگام حمل و نقل گردد. بدیهی است که هیچ یک از این ترک ها را نمی توان به کمبود استحکام خشک نسبت داد. انقباض تر به خشک : در تولید فر آورده های سرامیک مهم ترین وظیفه آب در بدنه ایجاد ماده ای مناسب ( پودر, خمیر , یا دوغاب) جهت شکل دادن است.بعد از شکل یافتن فرآورده ها آب وظیفه خود را انجان داده و باید از فرآورده یا بدنه خام خارج شود.عمل خشک شدن عبارت است از خروج آب به وسیله تبخیر از بدنه خام. بدیهی است که خروج آب به معنی کاهش حجم و یا ابعاد فر آورده خام می باشد . اصطلاحا به کاهش ابعاد فرآورده های سرامیکی در این مرحله از تولید انقباض تر به خشک می گویند. انقباض همواره عامل ایجاد تنش و در نتیجه احتمال تغییر شکل و وقوع ترک در بدنه می باشد.از طرف دیگر انقباض زیاد باعث ایجاد تغییراتی در ابعاد قطعه گردیده و بنا براین در مواردی که ابعاد بسیار دقیقی برای قطعه مورد نیاز است انقباض تا حد امکان باید کاهش یابد.احتمال بروز چنین خطراتی باعث شده که مرحله خشک شدن در صنعت سرامیک به عنوان یکی از خطر ناکترین مراحل تولید معرفی گردد. ولی با این همه اگر چه مقدار زیاد انقباض تر به خشک مسئله ساز است ولی مقدار کم آن همیشه مورد نیاز و مطلوب بوده چرا که باعث سهولت در خروج فرآورده شکل یافته از قالب می گردد. بدیهی است که انقباض تر به خشک بستگی عمیقی به آب موجود در فرآورده های خام دارد ولی باید توجه داشت که آب های موجود در بدنه های خام به علت نقش و وظایف متفاوت انها در ساختمان بدنه رفتار یکسانی را در هنگام خشک شدن بروز نداده و تاثیرات آنها در انقباض تر به خشک متفاوت است. در هنگام خشک شدن فر آورده ها اگر چه آبهای خلل و فرج نیز خارج می گردند ولی در عمل همواره مقادیری از آنها در لا به لای ذرات رس باقی می مانند مگر اینکه بدنه خام در درجه حرارتی بیش از 0C120 خشک گردد.در مقیاس صنعتی معمولا بدنه های در درجه حرارتی پایین تر از 120 درجه خشک می گردند. بنا بر این همواره مقادیری از آب خلل و فرج در بدنه باقی مانده و این موضوع بدین معنی است که در حقیقت خشک شدن نهایی فرآورده ها در اولین مراحل پخت انجام می پذیرد. اصطلاح خشک شدن کامل به مرحله ای از روند خشک شدن اطلاق می گردد که آب خلل و فرج کاملا از بین رفته است.هنگامی که یک بدنه خام به طور کامل خشک گردیده بعد از خروج از خشک کن می تواند مجددا مقادیری آب موجود در هوا را که اصطلاحا به آن مقدار رطوبت تعادلی گفته می شود در خلل و فرج خود جذب کند.به طوری که تغییرات در مقدار آب خلل و فرج با انبساط و انقباض زیادی همراه نیست و بنا بر این این جذب رطوبت از هوا به وسیله بدنه کاملا خشک شده (اگر مقدار زیادی رس موجود باشد ) به طور معمول خطر ناک نیست. ولی با توجه به اینکه بعضی از بدنه های خام دارای مقادیر زیاد رس نیستند این عمل در فصول خاصی (معمولا پاییز و زمستان) و به خصوص در نواحی مرطوب می تواند باعث ایجاد تنش کششی و در نتیجه انبساط خشک به تر و نهایتا وقوع ترک در بدنه های خام, بعد از خروج از خشک کن گردد. در بسیاری موارد این ترک ها تا مرحله نهای تولید قابل تشخیص نبوده و فقط روی فرآورده های تولید شده لعابدار مشاهده می شوند. در چنین شرایطی افزایش استحکام تر به وسیله افزایش مقدار رس در بدنه های خام ( در صورت امکان ) و با تغییر در روند خشک شدن این مشکل را حل نمود. آب پلاستیسیته بر عکس آب خلل و فرج به سادگی در درجه حرارت های کمتر از 100 درجه تبخیر شده و این عمل با انقباض بسیار زیادی همراه است. بدنه هایی که داراری پلاستیسیته زیادی هستند مقدار آب پلاستیسیته نیز در آنها بیشتر است. بنا براین در هنگام خشک شدن نیز مقدار انقباض تر به خشک آنها بسیار زیاد بوده و این مورد نیز به عنوان یک قانون کلی وسیله دیگری جهت تعیین پلاستیسیته خمیرهاست.. خروج آب پلاستیسیته مهم ترین عامل در ایجاد انقباض تر به خشک و یا به طور کلی تنها عامل ایجاد انقباض تر به خشک است. روند آزمایش : پیش آزمایش : ساخت نمونه های استحکام و انقباض ابتدا 500 گرم از خاک که قبلا از طریق آزمایش پلاستیسیته عدد درصد آبکار پذیری آن را بدست آوردیم را در هاون می کوبیم و از الک رد می کنیم. سپس با ترازو توزین کرده و دقیقا 500 گرم را بر می داریم.با استفاده از درصد آبکار پذیری که از آزمایش پلاستیسیته برای خاکمان بدست آوردیم میزان آبی که باید به 500 گرم خاک اضافه کنیم تا یک گل مناسب از نظر شکل پذیری را به ما بدهد را بدست می آوریم. برای خاک کائولن سوپر زنور عدد درصد آبکار پذیری ففرکورن 36% بود. این به این معنی است که در هر 100 گرم خاک باید 36 گرم آب بریزیم تا حاصل گل شکل پذیر و خوب درآید . حال که ما 500 گرم خاک داریم باید 36 را در 5 ضرب کرده یعنی 180 گرم آب به آن اضافه کنیم و از آنجایی که چگالی آب یک است می توان با استفاده از استوانه مدرج 180 میلی لیتر آب را برداشت. حال گل را خوب ورز می دهیم تا کاملا یکدست شود و درون آن حباب باقی نماند.2 تا قالب نمونه داریم. یکی برای تست استحکام و یکی برای تست انقباض.قالب نمونه تست استحکام در داخل ذوذنقه ای شکل است. و قالب نمونه انقباض مربع شکل است. برای نمونه استحکام گل را از طرفی که عرض بیشتری دارد وارد می کنیم و خوب فشار می دهیم تا جای خالی در داخل نماند و باعث تضعیف استحکام نشود. تا آنجایی که می توانیم باید نمونه سالم و صافی را بدست بیاوریم. برای نمونه انقباض هم گل را داخل قالب کرده و برای بیرون آوردن قالب را از دو طوف می کشیم تا نمونه بیرون آید. حال قطر های مربع را با کاردک علامت زده و دهانه کولیس را به اندازه 4 سانتی متر باز می کنیم و روی قطر های مربع علامت می زنیم. برای تست استحکام 4 نمونه و برای تست انقباض 1 یا 2 نمونه درست می کنیم. انقباض: برای انقباض یک نمونه درست کردیم. بعد از اینکه داخل خشک کن قرار دادیم و کاملا خشک شد با کولیس فاصله بین دو علامت را که قبلا زدیم را اندازه گیری می کنیم. در این جا Ld یعنی طول خشک حاصل می شود. این نمونه را در کوره قرار داده تا پخت نیز انجام گیرد. بعد از پخت نیز فاصله ی علامت های روی دو فطر را اندازه گیری کرده و میانگین 2 عدد به ما Lf را که همان طول پخت است می دهد. حال با استفاده از روابط زیر انقباض را بدست می آوریم: Lw – Ld / L d=40 -39.15/39.15=2.2% = درصد انقباض خشک به تر Ld–Lf /Lf=39.15 – 38.56/38.56=1.5%=درصد انقباض پخت به خشک Lw–Lf/Lf=40-38.56/38.56=3.7%=درصد انقباض پخت به تر(درصد انقباض کلی) Lw = طول تر Ld = طول خشک Lf = طول پخت اندازه گیری استحکام به روش 3 نقطه: نمونه هایی که داریم 2 تا به صورت خشک و 2 تا به صورت پخته شده است . حال 3 نقطه را روی هر نمونه تعیین کرده و عرض بالایی و عرض پایینی و ارتفاع آن را با کولیس اندازه می گیریم. میانگین 3 تا عدد عرض بالایی و 3 تا عرض پایینی را گرفته و میانگین عرض بالایی و عرض پایینی به ما عرض کل را می دهد. میانگین 3 ارتفاع را نیز برای هر نمونه محاسبه می کنیم. حال با استفاده از دستگاه ابتدا یک فاصله تکیه گاه مثلا 100 میلی متر را تنظیم می کنیم و بعد نیرو را وارد کرده زمانی که نمونه ما شکست نیرو را به ما می دهد. حال با استفاده از روابط زیر استحکام خمشی را اندازه گیری می کنیم: 3 pL / 2 bh2 (N/mm2) = استحکام خمشی P = نیرو بر حسب نیوتون L = فاصله تکیه گاه mm b = عرض mm h = ارتفاع mm 3x106.75x100/2x22.45x(16.1)2=2.75=استحکام خمشی نمونه پخته1 3x79.99x100/ 2x21.95x(16.2)2=2.08=استحکام خمشی نمونه پخته 2 3x29.68x100/2x 22.6x(16.4)2=0.73=استحکام خمشی نمونه خشک 3 3x42.06x100/2x22.5x(16.7)2=1.01 =استحکام خمشی نمونه خشک 4 میانگین اعداد به دست آمده: 0.87 = استحکام خام 2.415 = استحکام پخت بحث و نتیجه گیری : گروه نام خاک درصدانقباض خشک درصد انقباض تر درصدانقباض کلی استحکام خام استحکام پخت 1 بالکی 0.25 4.01 4.25 0.135 0.225 2 کائولن زنوز 8 7.28 14.25 1.41 0.23 3 کائولن سوپرزنوز 2.2 1.5 3.7 0.87 2.415 4 بالکی 3.75 3.11 6.75 0.095 0.155 5 کائولن زدلیتس 2.75 1.54 4.29 0.96 2.21 با توجه به اعداد بالا و همچنین با توجه به تئوری آزمایش و اعداد آزمایش پلاستیسیته معلوم می شود که هر چه پلاستیسیته خاک بیشتر باشد استحکام آن نیز بیشتر است. همانطور که در تئوری ذکر شد عوامل موثر در استحکام شامل عوامل موثر در پلاستیسیه نیز می شود. در مورد انقباض نیز هرچه درصد آبکار پذیری بیشتر باشد در هنگام خشک و پخت نیز آب بیشتری خارج شده و انقباض بیشتر می شود. خطاها: خطاهای ساخت نمونه: اول از همه خطا هنگامی که آب پلاستیسیته را از آزمایش قبل به دست آوردیم اگر عدد پلاستیسیته دارای خطا باشد گل خوبی به ما نمی دهد و نمی توان نمونه خوبی ساخت. هنگام ساخت نمونه اگر با دقت نمونه را نسازیم و نمونه دارای حفره یا ترک باشد یا صاف نباشد و حالت خمیده به خود بگیرد همه ی اینها باعث ایجاد خطا می شود. خطاهای آزمایش: اگر قطر را با کولیس دقیق اندازه نگیریم و همین طور خطای خود کولیس. اگر هنگام اندازه گیری قطر بخشی از خاک خراشیده شود اندازه ها دارای خطا می شود. همین طور در اندازه گیری ارتفاع و عرض نمونه های استحکام ممکن است خطا ایجاد شود. خطای دستگاه اندازه گیری استحکام. کتاب تکنولوژی سرامیک های ظریف ( افسون رحیمی – مهران متین )

: اندازه گیری استحکام خمشی و انقباض در دو حالت خشک شده و پخته شده. وسایل آزمایش: 500 گرم خاک _ 180 گرم آب _ الک _ هاون _ قاشق _ لگن _ استوانه مدرج _ ترازو _ کاردک _ قالب های نمونه های استحکام و انقباض _ کمی روغن _ کولیس _ دستگاه وارد کننده نیرو _ کوره _ خشک کن خاک مورد آزمایش : کائولن سوپر زنور تئوری آزمایش : استحکام خشک : منظور از استحکام خشک , استحکام مواد بعد از شکل گیری و خشک شدن و قبل از پخت می باشد. اهمیت استحکام خشک بدنه های خام هنگامی مشخص می شود که به مراحل بعدی تولید ( پس از خشک شدن فرآورده ها) توجه شود. بدنه های خام پس از خشک شدن و یا در خلال آن باید پرداخت شده , احتمالا به یکدیگر چسبانده شده ( به عنوان مثال دسته و بدنه فنجان) و به نقاط دیگر حمل گردند. تمامی این اقدامات به معنی اعمال تنش به بدنه خام است. بنا بر این بدیهی است که بدنه خام باید دارای استحکام کافی جهت تحمل تنش های وارده باشد. استحکام خشک مانند پلاستیسیته بستگی عمیقی به وجود خصوصیات ذرات کلوئیدی دارد. بنا بر این عوامل موثر در استحکام همان عوامل موثر در پلاستیسیته است که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: هنگامی که اندازه ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه, بسیار ریز و در عین حال حدودا یکسان باشد بدیهی است که به علت ابعاد بسیار ریز ذرات, مقدار پلاستیسیته و همچنین استحکام بسیار زیاد خواهد بود.مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن نیز یکی دیگر از عوامل ایجاد کننده و موثر در پلاستیسیته می باشد.مولکولهای مایعات قطبی در سطح ذرات رس جذب گردیده و بدین وسیله باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می گردد. پس اختلاط با مایعات قطبی باعث ایجاد پلاستیسیته در خمیر می گردد. در حالی که مایعات غیر قطبی مانند بنزن هیچ نوع پلاستیسیته ای به وجود نخواهند آورد. به هر حال پلاستیسیته حاصل از هیچ مایعی قابل مقایسه با پلاستیسیته حاصل از آب نیست. از مسائل مهم دیگر تاثیر فشار در میزان آب پلاستیسیته است.با افزایش فشار می توان پلاستیسیته یکسانی با مقدار آب کمتر به دست آورد.در صنعت سرامیک از این قانون به طور وسیع استفاده می شود. از دیگر عوامل موثر در پلاستیسیته شکل ذرات است.مثلا ذرات رس به طور کلی دارای شکل پهنی بوده و اصطلاحا بشقابی هستند و این شکل خاص باعث ایجاد سهولت در لغزش ذرات بر روی یکدیگر و ایجاد پلاستیسیته بالا می گردد. دسته ای از مواد آلی ایجاد کننده پلاستیسیته, ژلهای کلوئیدی ناشی از عمل باکتری ها هستند. این مورد یکی از دلایل افزایش پلاستیسیته و در نتیجه انبار کردن خمیر است. در این شرایط خمیر بدنه بر اثر فعالیت های باکتری ها اصطلاحا ترش شده و ژل های کلوئیدی به و جود می آیند. این توضیحات به طور خلاصه این قانون کلی را بیان می کند که پلاستیسیه بیشتر به معنی استحکام خشک بیشتر است. ضمنا باید توجه داشت که جایگزینی H+ به وسیله Na+ باعث افزایش قابل ملاحظه استحکام خشک می گردد و این نکته ای است که در بسیاری موارد می تواند باعث ایجاد خطا در اندازه گیری پلاستیسیته گردد.در این مورد افزایش استحکام خشک به دلیل تغییر در بافت ذرات رس و نتیجتا افزایش تراکم بدنه خام است. جدول زیر تاثیر یون های مختلف را بر تخلخل نمونه و نتیجتا استحکام خشک نشان می دهد. dried transverse strength( Ib/in2 ) Porosity after drying ( % ) Drying shrinkage(%) Forming water ( % ) 1275 26.1 14.0 21.2 Raw clay 1150 28.2 15.5 22.3 H_ clay 1250 26.3 12.4 19.7 Ca _ clay 1410 24.6 11.0 18.6 Na _ clay قبل از اینکه در مورد اندازه گیری استحکام خشک بحث شود باید اشاراه گردد که جهت حد اقل استحکام مورد نیاز یک بدنه خام , مقدار مشخصی نمی تواند ارائه گردد.چرا که این مورد بستگی زیاد به شکل و ضخامت قطعه و نیز چگونگی حمل و نقل آن دارد.از جمله اخیر می توان این نتیجه گیری را نیز نمود که کلیه ترک ها و شکست های بدنه خام را نمی توان ناشی از کمبود استحکام خشک دانست , بلکه طراحی بد و نتیجتا شکل نا متناسب قطعه نیز می تواند باعث ایجاد تنش (در خلال خشک شدن ) و نهایتا ایجاد ترک ( در هنگام خشک شدن و یا بعد از آن ) گردد.خشک نمودن سریع نیز می تواند باعث ایجاد ترک حتی در هنگام حمل و نقل گردد. بدیهی است که هیچ یک از این ترک ها را نمی توان به کمبود استحکام خشک نسبت داد. انقباض تر به خشک : در تولید فر آورده های سرامیک مهم ترین وظیفه آب در بدنه ایجاد ماده ای مناسب ( پودر, خمیر , یا دوغاب) جهت شکل دادن است.بعد از شکل یافتن فرآورده ها آب وظیفه خود را انجان داده و باید از فرآورده یا بدنه خام خارج شود.عمل خشک شدن عبارت است از خروج آب به وسیله تبخیر از بدنه خام. بدیهی است که خروج آب به معنی کاهش حجم و یا ابعاد فر آورده خام می باشد . اصطلاحا به کاهش ابعاد فرآورده های سرامیکی در این مرحله از تولید انقباض تر به خشک می گویند. انقباض همواره عامل ایجاد تنش و در نتیجه احتمال تغییر شکل و وقوع ترک در بدنه می باشد.از طرف دیگر انقباض زیاد باعث ایجاد تغییراتی در ابعاد قطعه گردیده و بنا براین در مواردی که ابعاد بسیار دقیقی برای قطعه مورد نیاز است انقباض تا حد امکان باید کاهش یابد.احتمال بروز چنین خطراتی باعث شده که مرحله خشک شدن در صنعت سرامیک به عنوان یکی از خطر ناکترین مراحل تولید معرفی گردد. ولی با این همه اگر چه مقدار زیاد انقباض تر به خشک مسئله ساز است ولی مقدار کم آن همیشه مورد نیاز و مطلوب بوده چرا که باعث سهولت در خروج فرآورده شکل یافته از قالب می گردد. بدیهی است که انقباض تر به خشک بستگی عمیقی به آب موجود در فرآورده های خام دارد ولی باید توجه داشت که آب های موجود در بدنه های خام به علت نقش و وظایف متفاوت انها در ساختمان بدنه رفتار یکسانی را در هنگام خشک شدن بروز نداده و تاثیرات آنها در انقباض تر به خشک متفاوت است. در هنگام خشک شدن فر آورده ها اگر چه آبهای خلل و فرج نیز خارج می گردند ولی در عمل همواره مقادیری از آنها در لا به لای ذرات رس باقی می مانند مگر اینکه بدنه خام در درجه حرارتی بیش از 0C120 خشک گردد.در مقیاس صنعتی معمولا بدنه های در درجه حرارتی پایین تر از 120 درجه خشک می گردند. بنا بر این همواره مقادیری از آب خلل و فرج در بدنه باقی مانده و این موضوع بدین معنی است که در حقیقت خشک شدن نهایی فرآورده ها در اولین مراحل پخت انجام می پذیرد. اصطلاح خشک شدن کامل به مرحله ای از روند خشک شدن اطلاق می گردد که آب خلل و فرج کاملا از بین رفته است.هنگامی که یک بدنه خام به طور کامل خشک گردیده بعد از خروج از خشک کن می تواند مجددا مقادیری آب موجود در هوا را که اصطلاحا به آن مقدار رطوبت تعادلی گفته می شود در خلل و فرج خود جذب کند.به طوری که تغییرات در مقدار آب خلل و فرج با انبساط و انقباض زیادی همراه نیست و بنا بر این این جذب رطوبت از هوا به وسیله بدنه کاملا خشک شده (اگر مقدار زیادی رس موجود باشد ) به طور معمول خطر ناک نیست. ولی با توجه به اینکه بعضی از بدنه های خام دارای مقادیر زیاد رس نیستند این عمل در فصول خاصی (معمولا پاییز و زمستان) و به خصوص در نواحی مرطوب می تواند باعث ایجاد تنش کششی و در نتیجه انبساط خشک به تر و نهایتا وقوع ترک در بدنه های خام, بعد از خروج از خشک کن گردد. در بسیاری موارد این ترک ها تا مرحله نهای تولید قابل تشخیص نبوده و فقط روی فرآورده های تولید شده لعابدار مشاهده می شوند. در چنین شرایطی افزایش استحکام تر به وسیله افزایش مقدار رس در بدنه های خام ( در صورت امکان ) و با تغییر در روند خشک شدن این مشکل را حل نمود. آب پلاستیسیته بر عکس آب خلل و فرج به سادگی در درجه حرارت های کمتر از 100 درجه تبخیر شده و این عمل با انقباض بسیار زیادی همراه است. بدنه هایی که داراری پلاستیسیته زیادی هستند مقدار آب پلاستیسیته نیز در آنها بیشتر است. بنا براین در هنگام خشک شدن نیز مقدار انقباض تر به خشک آنها بسیار زیاد بوده و این مورد نیز به عنوان یک قانون کلی وسیله دیگری جهت تعیین پلاستیسیته خمیرهاست.. خروج آب پلاستیسیته مهم ترین عامل در ایجاد انقباض تر به خشک و یا به طور کلی تنها عامل ایجاد انقباض تر به خشک است. روند آزمایش : پیش آزمایش : ساخت نمونه های استحکام و انقباض ابتدا 500 گرم از خاک که قبلا از طریق آزمایش پلاستیسیته عدد درصد آبکار پذیری آن را بدست آوردیم را در هاون می کوبیم و از الک رد می کنیم. سپس با ترازو توزین کرده و دقیقا 500 گرم را بر می داریم.با استفاده از درصد آبکار پذیری که از آزمایش پلاستیسیته برای خاکمان بدست آوردیم میزان آبی که باید به 500 گرم خاک اضافه کنیم تا یک گل مناسب از نظر شکل پذیری را به ما بدهد را بدست می آوریم. برای خاک کائولن سوپر زنور عدد درصد آبکار پذیری ففرکورن 36% بود. این به این معنی است که در هر 100 گرم خاک باید 36 گرم آب بریزیم تا حاصل گل شکل پذیر و خوب درآید . حال که ما 500 گرم خاک داریم باید 36 را در 5 ضرب کرده یعنی 180 گرم آب به آن اضافه کنیم و از آنجایی که چگالی آب یک است می توان با استفاده از استوانه مدرج 180 میلی لیتر آب را برداشت. حال گل را خوب ورز می دهیم تا کاملا یکدست شود و درون آن حباب باقی نماند.2 تا قالب نمونه داریم. یکی برای تست استحکام و یکی برای تست انقباض.قالب نمونه تست استحکام در داخل ذوذنقه ای شکل است. و قالب نمونه انقباض مربع شکل است. برای نمونه استحکام گل را از طرفی که عرض بیشتری دارد وارد می کنیم و خوب فشار می دهیم تا جای خالی در داخل نماند و باعث تضعیف استحکام نشود. تا آنجایی که می توانیم باید نمونه سالم و صافی را بدست بیاوریم. برای نمونه انقباض هم گل را داخل قالب کرده و برای بیرون آوردن قالب را از دو طوف می کشیم تا نمونه بیرون آید. حال قطر های مربع را با کاردک علامت زده و دهانه کولیس را به اندازه 4 سانتی متر باز می کنیم و روی قطر های مربع علامت می زنیم. برای تست استحکام 4 نمونه و برای تست انقباض 1 یا 2 نمونه درست می کنیم. انقباض: برای انقباض یک نمونه درست کردیم. بعد از اینکه داخل خشک کن قرار دادیم و کاملا خشک شد با کولیس فاصله بین دو علامت را که قبلا زدیم را اندازه گیری می کنیم. در این جا Ld یعنی طول خشک حاصل می شود. این نمونه را در کوره قرار داده تا پخت نیز انجام گیرد. بعد از پخت نیز فاصله ی علامت های روی دو فطر را اندازه گیری کرده و میانگین 2 عدد به ما Lf را که همان طول پخت است می دهد. حال با استفاده از روابط زیر انقباض را بدست می آوریم: Lw – Ld / L d=40 -39.15/39.15=2.2% = درصد انقباض خشک به تر Ld–Lf /Lf=39.15 – 38.56/38.56=1.5%=درصد انقباض پخت به خشک Lw–Lf/Lf=40-38.56/38.56=3.7%=درصد انقباض پخت به تر(درصد انقباض کلی) Lw = طول تر Ld = طول خشک Lf = طول پخت اندازه گیری استحکام به روش 3 نقطه: نمونه هایی که داریم 2 تا به صورت خشک و 2 تا به صورت پخته شده است . حال 3 نقطه را روی هر نمونه تعیین کرده و عرض بالایی و عرض پایینی و ارتفاع آن را با کولیس اندازه می گیریم. میانگین 3 تا عدد عرض بالایی و 3 تا عرض پایینی را گرفته و میانگین عرض بالایی و عرض پایینی به ما عرض کل را می دهد. میانگین 3 ارتفاع را نیز برای هر نمونه محاسبه می کنیم. حال با استفاده از دستگاه ابتدا یک فاصله تکیه گاه مثلا 100 میلی متر را تنظیم می کنیم و بعد نیرو را وارد کرده زمانی که نمونه ما شکست نیرو را به ما می دهد. حال با استفاده از روابط زیر استحکام خمشی را اندازه گیری می کنیم: 3 pL / 2 bh2 (N/mm2) = استحکام خمشی P = نیرو بر حسب نیوتون L = فاصله تکیه گاه mm b = عرض mm h = ارتفاع mm 3x106.75x100/2x22.45x(16.1)2=2.75=استحکام خمشی نمونه پخته1 3x79.99x100/ 2x21.95x(16.2)2=2.08=استحکام خمشی نمونه پخته 2 3x29.68x100/2x 22.6x(16.4)2=0.73=استحکام خمشی نمونه خشک 3 3x42.06x100/2x22.5x(16.7)2=1.01 =استحکام خمشی نمونه خشک 4 میانگین اعداد به دست آمده: 0.87 = استحکام خام 2.415 = استحکام پخت بحث و نتیجه گیری : گروه نام خاک درصدانقباض خشک درصد انقباض تر درصدانقباض کلی استحکام خام استحکام پخت 1 بالکی 0.25 4.01 4.25 0.135 0.225 2 کائولن زنوز 8 7.28 14.25 1.41 0.23 3 کائولن سوپرزنوز 2.2 1.5 3.7 0.87 2.415 4 بالکی 3.75 3.11 6.75 0.095 0.155 5 کائولن زدلیتس 2.75 1.54 4.29 0.96 2.21 با توجه به اعداد بالا و همچنین با توجه به تئوری آزمایش و اعداد آزمایش پلاستیسیته معلوم می شود که هر چه پلاستیسیته خاک بیشتر باشد استحکام آن نیز بیشتر است. همانطور که در تئوری ذکر شد عوامل موثر در استحکام شامل عوامل موثر در پلاستیسیه نیز می شود. در مورد انقباض نیز هرچه درصد آبکار پذیری بیشتر باشد در هنگام خشک و پخت نیز آب بیشتری خارج شده و انقباض بیشتر می شود. خطاها: خطاهای ساخت نمونه: اول از همه خطا هنگامی که آب پلاستیسیته را از آزمایش قبل به دست آوردیم اگر عدد پلاستیسیته دارای خطا باشد گل خوبی به ما نمی دهد و نمی توان نمونه خوبی ساخت. هنگام ساخت نمونه اگر با دقت نمونه را نسازیم و نمونه دارای حفره یا ترک باشد یا صاف نباشد و حالت خمیده به خود بگیرد همه ی اینها باعث ایجاد خطا می شود. خطاهای آزمایش: اگر قطر را با کولیس دقیق اندازه نگیریم و همین طور خطای خود کولیس. اگر هنگام اندازه گیری قطر بخشی از خاک خراشیده شود اندازه ها دارای خطا می شود. همین طور در اندازه گیری ارتفاع و عرض نمونه های استحکام ممکن است خطا ایجاد شود. خطای دستگاه اندازه گیری استحکام. کتاب تکنولوژی سرامیک های ظریف ( افسون رحیمی – مهران متین )

هدف آزماش: اندازه گیری بهینه آب برای شکل پذیری وسایل آزمایش: 300 گرم خاک _ 300 سی سی آب _ الک 50 _ لگن _ لوح گچی _ قاشق _ ففر کورن _ کولیس _ ترازو _ خشک کن _ قالب نمونه _ کاردک _ هاون_استوانه مدرج خاک مورد آزمایش : کائولن سوپر زنور خشک کن لگن الک ترازو قاشق بشقاب کاردک ففرکورن هاون خاک کولیس آب و استوانه مدرج تئوری آزماش: پلاستیسیته عبارت است از خاصیتی که ماده را قادر می سازد تا به هنگام اعمال تنش بدون آنکه دچار گسیختگی شود تغییر فرم دهد و با برداشتن تنش, تغییر فرم در نمونه باقی بماند. تغییر فوق یک تعریف کاملا کیفی برای این ویژگی ماده است و در این رابطه تعریف کمی کاملی ارائه نشده است. یک نمونه رس یا یک بدنه در شرایط کار پذیری معمولی پلاستیک تر از همان رس یا بدنه در حالت خیلی صلب یا خیلی نرم است. لیکن هنگامی که گفته می شود یک بدنه پلاستیک تر از دیگری است, منظور هنگامی است که هر یک از بدنه ها دارای اپتیم رطوبت مخصوص به خود باشد.در چنین حالتی ما با پلاستیسیته ذاتی بدنه سر و کار داریم که به آن پلاستیسیته بالقوه نیز گفته می شود.به ویژه این ابهام در معنی پلاستیسیته هنگامی مهم است که با اندازه گیری های عدد پلاستیسیته روبرو هستیم. در چنین مواردی همواره مهم است که در نظر داشت آیا این عدد به درصد رطوبت بستگی دارد یا نه , و اگر بستگی ندارد چگونه وابستگی رطوبت حذف شده است. پلاستیسیته صنعتی سرامیک ها در هنگام کار با سرامیک ها مرسوم است که هر عیبی که قبل از مرحله پخت ایجاد شود را به عدم پلاستیسیته کافی رس یا بدنه ارتباط دهند. از این لحاظ پلاستیسیته یا قابلیت کار پذیری یک ویژگی جامع است که چندین عامل را در بر دارد و در نتیجه با یک عدد قابل توصیف نیست.عوامل دخیل در پلاستیسیته را نمی توان به سهولت در قالب مفاهیم علمی قرار داد , اما برخی ایده ها در مورد پلاستیسیته تکنیکی را می توان از مطالب زیر به دست آورد: 1- در قطعات ساخته شده توسط دستگاه علت اصلی عیوب موجود در قطعه پلاستیسیته کم است. این عیوب شامل ترک ها ( که ممکن است خود را پس از شکل دادن و یا پس از خشک کردن نشان دهند) و بافت ضعیف در سطح یا داخل قطعه ( مانند ترک های گوشی یا s شکل در یک ستون اکسترود شده یا عدم صافی سطح قطعه جیگر شده) است. 2- از نظر افراد ماهر نشانه اصلی پلاستیسیته ضعیف سرعت کم تولید است, زیرا فرد باید زحمت بیشتری بکشد تا یک قطعه سالم تهیه نماید. 3- رس ها و یا بدنه هایی که خواص رئولوژیکی آنها حساسیت شدیدی به میزان رطوبت دارند در هنگام کار مشکل آفرین هستند. از این نگاه موادی مطلوب هستند که در آنها رطوبت لازم برای کار پذیری مطلوب دارای رنج نسبتا بازی باشد. 4- سطوح یک رس یا بدنه دارای خواص کار پذیری خوب باید بتوانند خوب به هم ملحق شوند بدون آنکه سبب محبوس شدن هوا شده و یا سطوح داخلی ضعیفی را پدید آورند. 5- برای قطعاتی که بر روی قالب های گچی قرار می گیرند چسبیدن نا کافی بدنه به قالب گچی و یا جذب بیش از حد آب بدنه توسط قالب مطلوب نیست. 6- در روش هایی نظیر جیگرینگ که در حین شکل دادن آب بر روی قطعه پاشیده می شود رس نباید بسیار چسبناک باشد یا به صورت دوغاب در آید. 7- بدنه نباید خاصیت باز یابی الاستیک را بعد از برداشتن تنش از خود نشان بدهد. در غیر این صورت شکل آن در نهایت از ادوات شکل دهنده تبعیت نمی نماید. 8- حضور خاصیت دیلاتانسی به ویژه برای پلاستیسیته مضر است. دیلاتانسی که معرف مقاومت زیاد در برابر سیلان تحت تنش های زیاد و مقاومت کم تحت تنش های کم است در جهت مخالف پلاستیسیته عمل می کندو به نظر می رسد پدیده ای که توسط Macey به پس زنی تعبیه شده است و در اثر آن برخی بدنه ها تحت تنش های متناوب شل می شوند, ارتباط نزدیکی به دیلاتانسی داشته باشد. برخی عوامل موثر در پلاستیسیته: هنگامی که اندازه ذرات کانی های رسی موجود در یک نمونه, بسیار ریز و در عین حال حدودا یکسان باشد بدیهی است که به علت ابعاد بسیار ریز ذرات, مقدار پلاستیسیته بسیار زیاد خواهد بود.مایع جذب شده در سطح رس و نوع آن نیز یکی دیگر از عوامل ایجاد کننده و موثر در پلاستیسیته باشد.مولکولهای مایعات قطبی در سطح ذرات رس جذب گردیده و بدین وسیله باعث لغزش و ایجاد سهولت در حرکت صفحات رس می گردد. پس اختلاط با مایعات قطبی باعث ایجاد پلاستیسیته در خمیر می گردد. در حالی که مایعات غیر قطبی مانند بنزن هیچ نوع پلاستیسیته ای به وجود نخواهند آورد. به هر حال پلاستیسیته حاصل از هیچ مایعی قابل مقایسه با پلاستیسیته حاصل از آب نیست. از مسائل مهم دیگر تاثیر فشار در میزان آب پلاستیسیته است.با افزایش فشار می توان پلاستیسیته یکسانی با مقدار آب کمتر به دست آورد.در صنعت سرامیک از این قانون به طور وسیع استفاده می شود. از دیگر عوامل موثر در پلاستیسیته شکل ذرات است.مثلا ذرات رس به طور کلی دارای شکل پهنی بوده و اصطلاحا بشقابی هستند و این شکل خاص باعث ایجاد سهولت در لغزش ذرات بر روی یکدیگر و ایجاد پلاستیسیته بالا می گردد. دسته ای از مواد آلی ایجاد کننده پلاستیسیته, ژلهای کلوئیدی ناشی از عمل باکتری ها هستند. این مورد یکی از دلایل افزایش پلاستیسیته و در نتیجه انبار کردن خمیر است. در این شرایط خمیر بدنه بر اثر فعالیت های باکتری ها اصطلاحا ترش شده و ژل های کلوئیدی به و جود می آیند. آزمون های غیر مستقیم ارزیابی پلاستیسیته بر اساس رطوبت: پلاستیسیته یک بدنه سرامیکی با افزایش میزان رس بدنه و با کوچک تر شدن دانه های رس افزایش می یابد.(البته این دو عامل در موارد حاد منجر به چسبناکی بدنه می شوند). این شرایط منجر به آزمون های غیر مستقیم زیادی برای به دست آوردن پلاستسیته شده است که در این روش ها به جای پلاستیسیته خواصی که به طور تقریبی با پلاستیسیته ارتباط دارند, اندازه گیری می شوند. گروهی از این آزمون ها بر اساس اندازه گیری مقدار رطوبت لازم برای رسیدن به یک غلظت دلخواه استوار شده اند. چون افزایش مقدار رس و یا ریز دانه شدن آن منجر به افزایش سطح ویژه ذرات و بنا بر این بالا رفتن مقدار برای رسیدن به یک غلظت خاص می شود, منطقی است که رطوبت بالا را به پلاستیسیته و بالعکس نسبت دهند. شاید معروف ترین این روش ها ففر کورن باشد که در روند آزمایش توضیح داده می شود. در سنجش پاستیسیته به روش آتربرگ که در سطح بین المللی توسط دانشمندان خاک شناس به کار برده می شود, درصد رطوبت در دو حد پلاستیک و حد روانی اندازه گیری می شود. حد پلاستیک عبارت است از درصد رطوبتی که در زیر آن ماده دیگر رفتار پلاستیک نداشته باشد و شکننده شود.این حد هنگامی به دست می آید که پس از آن دیگر نتوان رس را به صورت رشته ای سالم با قطر یک هشتم اینچ لوله کرد. حد روانی رطوبتی است که ماده در بالای آن به صورت یک سیال و در زیر آن به صورت یک جامد پلاستیک رفتار می کند. (البته در واقع یک ماده در بالای حد روانی هنوز خواص پلاستیک از خود بروز می دهد.)این حد با ساختن خمیری از ماده, قرار دادن آن بر روی یک ظرف برنجی با طرح استاندارد و یافتن تعداد ضربات استاندارد لازم برای بستن شکافی بر روی گل درون ظرف به دست می آید. این آزمون در رطوبت های مختلف تکرار می شود و حد روانی ( با اکستراپوله کردن ) به عنوان در صد رطوبتی که در آن 25 ضربه نیاز است تعیین می شود. آنگاه شاخص پلاستیسیته آتربرگ از اختلاف حد پلاستیک و حد روانی به دست می آید.از آنجایی که این شاخص محدوده رطوبتی را که در بالای آن ماده پلاستیک است را اندازه گیری می کند, وسیله ای برای اندازه گیری یکی از ویژگی های خاص پلاستیسیته یعنی عدم حساسیت ماده به تغییر رطوبت است. یک شاخص تقریبا مشابه که آن هم بر اساس اختلاف بین دو درصد رطوبت معین است عدد ریکه نام دارد. این شاخص از اختلاف درصد رطوبت در حالت کار پذیری معمولی ( مثلا حاصل از آزمایش ففرکورن ) و حد پلاستیک ( مثلا حاصل از آزمون آتر برگ) به دست می آید. برخی معتقدند این شاخص بهترین شاخص کار پذیری پلاستیسیته است. روش های دیگری نیز برای توصیف غلظت مورد استفاده قرار گرفته است که در آن ها مقدار عددی رطوبت به صورت شاخص پلاستیسیته بیان می شود. در زیر به چند روش اشاره می شود. در روش Cohn مقدار رطوبتی که به وسیله آن یک میله با وزن استاندارد در مدت زمان معین تا ارتفاع مشخص در تکه ای از گل فرو می رود شاخص پلاستیسیته است. در روش Russell و Hunk مقدار رطوبتی که در آن ماده تحت آزمایش تنش فشاری, تنش تسلیمی برابر پنج پوند بر اینچ مربع داشته باشد شاخص پلاستیسیته است. در روش Thiemecke مقدار رطوبتی که نشانگر تغییر خواص از حالت پلاستیک به الاستیک باشد شاخص پلاستیسیته است. در روش Enslin رطوبت جذب شده توسط ماده بسیار ریز دانه در هنگامی که از طریق یک فیلتر شیشه ای متخلخل در تماس با آب قرار گرفته است شاخص پلاستیسیته است. روند آزمایش: ابتدا خاک را با هاون می کوبیم تا ذرات آن ریز شده و از الک 50 مش عبور کند.(بعضی خاکها به صورت گرانول است و باید خیلی کوبیده شود اما بعضی مثل بالکلی نیازی به کوبیدن ندارد) _تعداد سوراخ ها در یک سانتی متر مربع را مش گویند. پس از الک کردن آنرا در لگن ریخته و داخل آن 300 سی سی آب اضافه کرده و با قاشق هم می زنیم تا دوغاب یکنواختی حاصل شود.. حال دوغاب را با قاشق به آرامی روی لوح گچی پهن کرده تا آب آن گرفته شود و خمیر حاصل شود.در این قسمت می توان از روی تغییر رنگ فهمید که خشک شده یا نه. بعد از خشک شدن, گل را با کاردک از روی لوح گچی بر می داریم. گل را در دست خوب ورز داده تا کاملا یکنواخت شود و از ایجاد خطا تا حد ممکن جلوگیری شود. حال گل را داخل نمونه ففرکورن فرو کرده و خوب فشار می دهیم تا فضای خالی داخل نمونه باقی نماند و یکدست شود. گل را با سمبه از نمونه در می آوریم و درست در وسط صفحه دستگاه ففر کورن قرار می دهیم. دستگاه ففر کورن شامل یک وزنه 1 کیلو گرمی است که از ارتفاع 185 میلی متری آنرا رها می کنیم. نمونه ففر کورن یک استوانه به ارتفاع 4 سانتی متر و قطر 2.8 سانتی متر می باشد. بعد از رها کردن وزنه روی نمونه ار تفاع ثانویه را با کولیس اندازه گیری می کنیم.( اندازه گیری از طریق فرو کردن ته کولیس در گل راحت تر است) حال وزن نمونه تر را اندازه گیری می کنیم. 4 نمونه درست کرده که ارتفاع های ثانویه آنها یکی کمتر از 12 میلی متر و دو تای آنها بین 12 و 16 میلی متر و یکی نیز بیشتر از 16 میلی متر باشد. حال نمونه ها را داخل خشک کن به مدت 5 الی 20 ساعت قرار می دهیم تا کاملا خشک شود. حال وزن خشک نمونه ها را نیز اندازه گیری می کنیم. سپس درصد رطوبت نمونه ها را بر مبنای خشک به دست می آوریم. سپس روی کاغذ میلی متری نمودار ارتفاع ثانویه بر حسب در صد رطوبت را رسم می کنیم.. 4 نقطه حاصل از 4 نمونه را روی نمودار تعیین می کنیم و نزدیک ترین خط را که شامل بیشترین نقطه ها باشد رسم می کنیم. و از روی نمودار موارد زیر را به دست می آوریم. ** عدد پلاستیسیته ففر کورن = در صد رطوبت در ارتفاع 12 میلی متر ** درصد آبکار پذیری ففرکورن = درصد رطوبت در ارتفاع 16 میلی متر (بهینه آب برای بهترین حالت شکل پذیری عدد درصد آبکار پذیری ففرکورن است.) ** فاکتور پلاستیسیته ففرکورن = R(R_r) R درصد رطوبت در ارتفاع ثانویه صفر میلی متر است. r درصد رطوبت در ارتفاع ثانویه 40 میلی متر است. نتایج آزمایش مربوط به خاک کائولن سوپر زنور: ارتفاع اولیه ارتفاع ثانویه وزن تر وزن خشک %Md نمونه 1 40mm 14.1 49.7 36.1 37.8 نمونه 2 40mm 24.1 54.49 40.85 34.1 نمونه 3 40mm 14.2 52.93 38.51 37.4 نمونه 4 40mm 9 51.59 36.82 40.1 بحث و نتیجه گیری: گروه خاک درصد آبکارپذیری 1 بالکلی 21 2 کائولن زنور 39 3 کائولن سوپر زنور 36 4 بالکلی 26 5 کائولن زدلیر کائولن ها و بالکلی ها اغلب خاک های پلاستیک هستند.بنا بر این می توان از آنها برای مصارفی که نیاز به شکل پذیری زیاد است استفاده کرد.. خاک کائولن زنور چون دارای بیشترین درصد آبکار پذیری است پس از پخت به دلیل تبخیر آب دارای ترک بیشتری نسیت به دیگر خاک ها است. نتایج به دست آمده در بالا می تواند در مورد یک خاک مشخص مثلا بالکلی در شرایط متفاوت فرق کند.مثلا اگر به جای الک 50 مش از الک 200 مش استفاده می کردیم عدد های بیشتری حاصل می شد زیرا با ریز تر شدن دانه ها پلاستیسیته افزایش می یابد. یک سری خاک ها مثل فلد اسپار چغایی_ سیلیس همدان _ دولومیت ( که در بالا اعداد فاکتور آبکار پذیری آنها ذکر نشده) خاک های غیر پلاستیک هستند و دارای درصد آبکار پذیری کمی می باشند. در واقع در صد آبکار پذیری فاکتوری برای تعیین میزان پلاستیسیته یک خاک است. خطاهای آزمایش: خطای ایجاد شده هنگامی که گل را از روی لوح گچی بر می داریم. که ممکن است روی آن خشک تر از زیر آن باشد و اگر خوب ورز ندهیم باعث ایجاد خطا می شود. خطای ایجاد شده هنگامی که گل را در قالب نمونه فرو می کنیم که اگر خوب همه جای قالب را پر نکند باعث ایجاد خطا می شود. خطا هنگامی که نمونه دقیقا در وسط دستگاه قرار نگیرد و قسمت های مختلف گل پس از رها کردن وزنه دارای ارتفاعات متفاوت باشد. خطای چشم در خواندن عدد از روی کولیس. خطاهای دستگاه های آزمایش مانند ترازو , کولیس , .......... خطا های محاسباتی هنگامی که عدد ها را از روی نمودار به دست می آوریم. زیرا هر چه قدر هم که نمودار دقیق باشد به دلیل خطا های قبلی نمودار حالت تقریبی دارد. خطا هنگامی که نمونه را از خشک کن در می آوریم . ممکن است از اطراف رطوبت جذب کند. و یا گرد و غبار باعث ایجاد خطا شود. کتاب تکنولوژی سرامیک های ظریف ( تالیف:افسون رحیمی , مهران متین ) کتاب مبانی شکل دادن سرامیک ها _ جلد اول _ رئولوژی سیستم ها ی سرامیکی (نوشته : اف . مور)

هدف ازمایش: به دست اوردن درصد مانده روی الک و رسم نمودار ان و نوع توزیع ذرات در خاک مورد نظر . وسایل مورد نیاز: الک با شماره مش های 20 -30-40-50-70 .ترازو خاک(کاربید سدیم). روند ازمایش: ابتدا 400 گرم از خاک مورد نظر را وزن میکنیم وان را روی الک با سوراخ های بزرگ تر میریزیم تا زمانی الک میکنیم که دیگر خاکی از الک عبور نکند .(حدود 5-3 دقیقه) قسمتی که روی الک مانده را وزن میکنیم وعدد مربوط به ان را یادداشت میکنیم سپس با قسمت خاک زیر الک ادامه ازمایش را با الک های ریزتر انجام میدهیم. E M = _____% G %M . در صد مانده روی الک E . وزن مانده روی الک G. وزن کل خاک اعداد به دست امده از ازمایش: شماره الک وزن مانده روی الک درصد مانده روی الک 20 88/16 %22/4 30 89/61 %47/15 40 19/300 %04/75 50 89/13 %47/3 70 73/3 %93/0 وزن زیر الک اخر =85/1 در صد = %46/0 نتیجه گیری: دانه بندی تر برای خاک های غیر پلاستیک و دانه ریز مناسب است ولی دانه بندی خشک برای تمام خاک ها کاربرد دارد . به طور کلی دانه بندی با تخلخل رابطه عکس دارد یعنی هر چه تخلخل بیشتر باشد دانه بندی ریز تر خواهد بود. بر اساس نتایج بدست امده وبه طور مشخص در نمودار رسم شده بیشترین رنج دانه بندی در مش 40 و30 بوده و کمترین ان در رنج 70 است . خطاهای ازمایش: 1.خطای ترازو 2.مقداری از خاک در سوراخ های الک ها گیر میکند و عملآ در محاسبه حذف میشود. 3.ممکن است زودتر از اینکه تمام خاکی که میتواند از الک عبور کند مرحله بعد را شروع کنیم. 4.در مرحله وزن کردن ممکن است مقداری خاک به اطراف ترازو بریزد و باعث ایجاد خطا گردد.

تهیه و ترجمه: محمد حسین خدابخش - کارشناس ارشد سرامیک مقدمه: صنعت کاشی و سرامیک، صنعت نوپایی است که امروزه نوآوری های زیادی در زمینه های مختلف تولید آن و اتوماسیون در آن صورت گرفته است. تقریباً می توان گفت که در تمامی مراحل تولید آن نوآوری های تکنیکی زیادی انجام شده است، مگر در قسمت نهایی تولید آن که هنوز به صورت دستی است و بازدید چشمی سطح برای جداکردن کاشی ها، درجه بندی آنها و مرجوع کردن طرح های معیوب ضروری است. این مقاله به بررسی مشکلاتی که عیوب به وجود می آورند و اشکالات طرح در بازرسی اتوماتیک پرداخته و روش هایی را که برای مشخص ساختن عیوب در کاشی های ساده و طرح دار بررسی می نماید. در این تحقیق به بررسی مشکلات بازرسی چشمی، آنالیز و مشخصاتی می پردازد که توجیه اقتصادی داشته و به راحتی قابل استفاده باشد: - اتوماسیون روش کهنه رایج و روش بازرسی دستی مبتنی بر ادراکات ذهنی - کاهش نیاز به حضور انسان در محیط های آلوده و ناسالم - بازرسی بهتر و در عین حال باهزینه کمتر - همگنی و یکسانی بیشتر در درجه بندی های مختلف محصولات - افزایش عملکرد محصولات و رفع تنگناهای شرایط تولید افزایش های اخیر ایجاد شده در تولید کاشی و سرامیک این حقیقت را مشخص می سازد کهچاره ای جز انجام اتوماسیون در کنترل نهایی محصولات وجود ندارد. Finney[1] تحقیقاتی را بر روی بازرسی ظروف سرامیکی رومیزی انجام داده است. ایشان به بررسی یک نوع از عیوب تنها به وسیله آنالیز شدت تصاویر هیستوگرام (Histogram) پرداخت. هیستوگرام نموداري ميله اي است كه بر اساس فراواني داده ها در دسته هايي رسم مي شود و به كمك آن مي توان داده ها را تشريح كرد و نمايش‌ طرز انتشار، فواصل‌ و ارتفاع‌ سلول‌ ها از هم‌ را بررسی نمود. در این مقاله عیوب مختلف، روش ها و تکنیک های بررسی آنها بررسی می گردد. محدوده روش ها شامل Pin-hole های کوچک و ترک برای کاشی های صاف، برپایه قرار دادن *****های خطی جداگانه و برای کاشی های طرح دار، براساس توزیع Wigner و حضور تناوبی فاصله طرح ها و طبق الگوریتم عیوب رنگی طرح چه به صورت شدت رنگ غیرمعمول و خصوصیات ساختاری کاشی های طرح دار است. - عیوب کاشی ها هنگامی که از بازرسی کاشی صحبت می کنیم منظور زمانی است که برای مقایسه دو کاشی برحسب ثانیه صرف می شود و هدف این بازرسی درجه بندی کاشی ها براساس دو پارامتر است که اولی تعیین نام عیب موجود در کاشی و دومی درجه بندی رنگی کاشی است. عنوان کاشی درجه یک به کاشی هایی اطلاق می گردد که یا کاملاً بدون عیب بوده و یا تعداد کمی عیب و در حد قابل قبول دارند. عنوان کاشی درجه دو به کاشی هایی اطلاق می شود که تعدا کمی عیب دارند اما هنوز تعداد عیب ها قابل قبول است. ضایعات هنگامی به وجود می آید که تعداد عیوب بیش از حد گردد. تعدادی از عیوب رایج که موجب آسیب رسیدن به زیبایی کاشی می شوند و بر روی انواع کاشی های ساده و طرح دار مشاهده می شوند را می توان ترک، برآمدگی، تورفتگی، ته سوزنی(پینهول)، آلودگی، عیب چکه ای، حالت موجی و عیوب طرح و رنگ عنوان نمود. در جدول یک به صورت تفصیلی در این مورد توضیح داده شده است. بعد از مشخص شدن عیب، فرآیند بازرسی براساس درجه بندی سایه رنگی (Colour shade) ادامه یافته تا میزان شدت رنگ در نمونه های محصول نهایی یکسان باشد. در صورتی که به توضیحات بیشتری در مورد درجه بندی رنگی اتوماتیک سرامیک ها نیاز دارید می توانید به مقاله شماره دو مراجع که توسط Boukouvalas تهیه شده است مراجعه نمایید. 3- الگوریتم تشخیص عیوب در این بخش به بررسی چند روش کار برای بررسی انواع ویژگی ها در تصاویر کاشی می پردازیم. سپس در بخش پنجم این مشخصات را به عیوب کاشی مرتبط ساخته و به جزییات بیشتر ازقبیل ارتباط نتایج آزمایشی هر کدام از روش های کار با عیوب می پردازیم. 3-1 تشخیص خطی با استفاده از *****های خطی بهینه انواع خطوط مشخص کننده عیب از قبیل ترک های بزرگ، در مقایسه با *****های ramp-Edge و یا step- Edge ساختار خطی پهنی دارند. این روش که از آن در اینجا استفاده می شود، توسط Petrou[3] ایجاد شده است. این روش شامل پیچش یک بعدی به ترتیب در جهات افقی و عمودی است. مواضع امکان وجود خطوط و فرض وجود آن ارزیابی می شود و شکل سیگنال های خروجی اطراف مواضع با شکلی که انتظار داریم مقایسه می شود تا ببینیم خط مورد نظر فرض ما را تایید و یا رد می نماید. *****های پیچشی می توانند برای تشخیص خصوصیات حتی به اندازه پهنای تاچند پیکسل بهینه و استفاده شوند. 3-2 تشخیص نقطه ای با استفاده از *****های نقطه ای بهینه در کاشی های ساده با رنگ روشن، عیوب نقطه ای کوچک با زمینه ایجاد کنتراست زیادی می کند. باتوجه به منابع متفاوت ایجاد تفاوت، (به عنوان مثال تفاوت روشنی)، یک بازرسی ساده کافی نمی باشد و بنابراین روش ***** خطی اشاره شده در بخش 3-1 گسترش یافت و بررسی عیوب نقطه ای کسترش یافت. تنها تفاوت این است که تصویر کاشی توسط تنها یک ***** تهیه می شود که برای استفاده نقطه ای تهیه شده است. 3-3 توزیع ویگنر اگر بخواهیم طرح های معمولی ای را که در کاشی ها مورد مصرف قرار می گیرند، مورد بررسی قرار دهیم، باید از فرکانس فاصله ای استفاده کنیم. آنالیز فرکانس فاصله ای بدین صورت است که ما در آن تصاویر را به اجزاء منحصر به فرد تبدیل نموده و سپس به بررسی هر جزء می پردازیم. بنابراین عیوب ]با مقایسه[ به راحتی قابل تشخیص و جداسازی است. اگرچه در شکل هایی که طرح رندم و اتفاقی دارند نمی توان انتظار داشت ] که در مقام مقایسه بین دو طرح[ در یک نقطه به یک طرح واحد دست یافت و بنابراین به راحتی نمی توان مشخصات آن را ارزیابی نمود. بنابراین جداسازی عیوبی همانند ترک بسیار سخت است. بنابراین ما از فرکانس فاصله ای متصل در توزیع ویگنر استفاده می کنیم. [4] این سیستم به ما کمک می کند تا بتوانیم در مناطق متصل، جداسازی طرح را ]در قسمت های مختلف[ بهبود ببخشیم. مطابق این روش، در هر موقعیت براساس پیکسل (x,y)، سری فوریه ترکیبات غیرخطی مقادیر پیکسل در یک طرح به ابعاد N*N را محاسبه نماییم: W(x,y,p,q)=) در این روش p و q براست با 0 ، 1 تاN و و پارامترهای تغییرمکان فاصله و تصویر کاشی است. در حقیقت توزیع ویگنر که در بالا شرح داده شد برای بررسی متناسب و براساس موقعیت پیکسل های تصویر کاشی برمبنای سری فوریه است. تمام اجزای مکانی طیفی ویگنر، براساس تشابه آن ها و براساس W(x,y, 0,0) نرمالیزه می شوند و تنها مشخصه های خاص از طیف های رنگی قابل دستیابی است. نتایج تجربی نشان می دهد که تصاویر ترک تنها تحت تاثیر شکل های عمومی طیف قرار دارند تا مقادیر واقعی. در مرحله بررسی آفلاین، شبیه سازی طیف ویگنر در هر موقعیت پیکسلی تصاویر محاسبه شد. ماتریکس کواریانس می تواند منحصر به فرد باشد. می بایست برای هر پیکسل، تصویر خاضی ارائه شود تا بتوان توزیع آماری هر تصویر در کل شکلی که در آن عیب وجود ندارد، محاسبه گردد. در مرحله آزمایشی، فاصله Mahalanobis در بردار تصویری هر پیکسل، از این توزیع اندازه گیری می شود. مقادیر این فاصله برای ایجاد تصویر نقشه باقیمانده مورد استفاده قرار می گیرد. این تصاویر به وسیله *****های خطی بهینه که در قسمت 3-1 شرح داده شد، برای شناسایی ترک ها مورد استفاه قرار می گیرند. در این روش p و q براست با 0 ، 1 تاN و و پارامترهای تغییرمکان فاصله و تصویر کاشی است. در حقیقت توزیع ویگنر که در بالا شرح داده شد برای بررسی متناسب و براساس موقعیت پیکسل های تصویر کاشی برمبنای سری فوریه است. تمام اجزای مکانی طیفی ویگنر، براساس تشابه آن ها و براساس W(x,y, 0,0) نرمالیزه می شوند و تنها مشخصه های خاص از طیف های رنگی قابل دستیابی است. نتایج تجربی نشان می دهد که تصاویر ترک تنها تحت تاثیر شکل های عمومی طیف قرار دارند تا مقادیر واقعی. در مرحله بررسی آفلاین، شبیه سازی طیف ویگنر در هر موقعیت پیکسلی تصاویر محاسبه شد. ماتریکس کواریانس می تواند منحصر به فرد باشد. می بایست برای هر پیکسل، تصویر خاضی ارائه شود تا بتوان توزیع آماری هر تصویر در کل شکلی که در آن عیب وجود ندارد، محاسبه گردد. در مرحله آزمایشی، فاصله Mahalanobis در بردار تصویری هر پیکسل، از این توزیع اندازه گیری می شود. مقادیر این فاصله برای ایجاد تصویر نقشه باقیمانده مورد استفاده قرار می گیرد. این تصاویر به وسیله *****های خطی بهینه که در قسمت 3-1 شرح داده شد، برای شناسایی ترک ها مورد استفاه قرار می گیرند. 3-4 تعیین عیب ساختاری Chromato این روش برای بازرسی رنگ، طرح و عیوب شکل گرفته در کاشی های با طرح های رندم و اتفاقی مانند کاشی های گرانیتی ایجاد شد. این روش برپایه اطلاعات رنگ و طرح بوده و مشکلات مراحل درجه بندی و آزمایش را برطرف می سازد. در مراحل آزمایشی هنگامی که از کاشی های بی عیب استفاده نمایید، دسته بندی های متنوعی از رنگ های موجود در کاشی می تواند وجود داشته باشد که با کمک ISODATA که تحت سیستم RGB طبقه بندی می شود. سعی برآن است که تعداد این دسته ها، زیاد انتخاب شود تا بتوان سیستم های رنگی را تشخیص داد و خطاهای رنگی به حداقل ممکن برسد. سپس این دسته ها در سیستم رنگی یکنواخت CIE_Luv قرار داده می شود تا از لحاظ ادراکی قابل درک باشد. برای بررسی اتصال دسته های کوچک رنگی و تشکیل دسته های بزرگ تر از هندسه اقلیدسی بهره گرفته می شود. این موضوع با این حقیقت که فاصله اقلیدسی، در فضای رنگی یکسان CIE_Luv بازتاب قابل ادراک و تفکیک دقیق تری دارد، هم خوان دارد. بنابراین تصاویر در گروه های رنگی ای طبقه بندی می شوند که از نظر ادراک یکسان باشند.